फोटोनिक एकीकृत सर्किट (PIC) सामग्री प्रणाली
सिलिकन फोटोनिक्स एउटा यस्तो विषय हो जसले विभिन्न प्रकारका कार्यहरू प्राप्त गर्न प्रकाश निर्देशित गर्न सिलिकन सामग्रीहरूमा आधारित समतल संरचनाहरू प्रयोग गर्दछ। हामी यहाँ फाइबर अप्टिक सञ्चारको लागि ट्रान्समिटर र रिसीभरहरू सिर्जना गर्न सिलिकन फोटोनिक्सको प्रयोगमा ध्यान केन्द्रित गर्छौं। दिइएको ब्यान्डविथ, दिइएको फुटप्रिन्ट, र दिइएको लागतमा थप प्रसारण थप्ने आवश्यकता बढ्दै जाँदा, सिलिकन फोटोनिक्स आर्थिक रूपमा अझ राम्रो हुन्छ। अप्टिकल भागको लागि,फोटोनिक एकीकरण प्रविधिप्रयोग गर्नुपर्छ, र आज धेरैजसो सुसंगत ट्रान्सीभरहरू छुट्टाछुट्टै LiNbO3/ प्लानर लाइट-वेभ सर्किट (PLC) मोड्युलेटरहरू र InP/PLC रिसीभरहरू प्रयोग गरेर बनाइएका छन्।
चित्र १: सामान्यतया प्रयोग हुने फोटोनिक एकीकृत सर्किट (PIC) सामग्री प्रणालीहरू देखाउँछ।
चित्र १ ले सबैभन्दा लोकप्रिय PIC सामग्री प्रणालीहरू देखाउँछ। बायाँबाट दायाँ सिलिकन-आधारित सिलिका PIC (PLC को रूपमा पनि चिनिन्छ), सिलिकन-आधारित इन्सुलेटर PIC (सिलिकन फोटोनिक्स), लिथियम निओबेट (LiNbO3), र III-V समूह PIC, जस्तै InP र GaAs छन्। यो पेपर सिलिकन-आधारित फोटोनिक्समा केन्द्रित छ। मासिलिकन फोटोनिक्स, प्रकाश संकेत मुख्यतया सिलिकनमा यात्रा गर्दछ, जसको अप्रत्यक्ष ब्यान्ड ग्याप १.१२ इलेक्ट्रोन भोल्ट हुन्छ (१.१ माइक्रोनको तरंगदैर्ध्यको साथ)। सिलिकनलाई भट्टीहरूमा शुद्ध क्रिस्टलको रूपमा उब्जाइन्छ र त्यसपछि वेफरहरूमा काटिन्छ, जुन आज सामान्यतया ३०० मिमी व्यासको हुन्छ। वेफरको सतहलाई सिलिका तह बनाउन अक्सिडाइज गरिन्छ। वेफरहरू मध्ये एकलाई हाइड्रोजन परमाणुहरूले निश्चित गहिराइमा बमबारी गरिन्छ। त्यसपछि दुई वेफरहरू भ्याकुममा फ्युज हुन्छन् र तिनीहरूको अक्साइड तहहरू एकअर्कासँग बाँधिन्छन्। हाइड्रोजन आयन इम्प्लान्टेसन लाइनको साथ एसेम्बली टुट्छ। त्यसपछि क्र्याकमा रहेको सिलिकन तहलाई पालिस गरिन्छ, अन्ततः सिलिका तहको माथि अक्षुण्ण सिलिकन "ह्यान्डल" वेफरको माथि क्रिस्टलीय Si को पातलो तह छोडिन्छ। वेभगाइडहरू यस पातलो क्रिस्टलीय तहबाट बन्छन्। जबकि यी सिलिकन-आधारित इन्सुलेटर (SOI) वेफरहरूले कम-क्षति सिलिकन फोटोनिक्स वेभगाइडहरू सम्भव बनाउँछन्, तिनीहरू वास्तवमा कम-शक्ति CMOS सर्किटहरूमा बढी प्रयोग गरिन्छ किनभने तिनीहरूले प्रदान गर्ने कम चुहावट प्रवाहको कारण।
चित्र २ मा देखाइए अनुसार सिलिकन-आधारित अप्टिकल वेभगाइडहरूका धेरै सम्भावित रूपहरू छन्। तिनीहरू माइक्रोस्केल जर्मेनियम-डोपेड सिलिका वेभगाइडहरूदेखि न्यानोस्केल सिलिकन वायर वेभगाइडहरू सम्मका छन्। जर्मेनियम मिश्रण गरेर, यो बनाउन सम्भव छफोटो डिटेक्टरहरूर विद्युतीय अवशोषणमोड्युलेटरहरू, र सम्भवतः अप्टिकल एम्पलीफायरहरू पनि। सिलिकन डोपिङ गरेर, एकअप्टिकल मोड्युलेटरबनाउन सकिन्छ। बायाँबाट दायाँ तल छन्: सिलिकन तार वेभगाइड, सिलिकन नाइट्राइड वेभगाइड, सिलिकन अक्सिनाइट्राइड वेभगाइड, बाक्लो सिलिकन रिज वेभगाइड, पातलो सिलिकन नाइट्राइड वेभगाइड र डोप गरिएको सिलिकन वेभगाइड। माथि, बायाँबाट दायाँ, डिप्लेशन मोड्युलेटरहरू, जर्मेनियम फोटोडिटेक्टरहरू, र जर्मेनियम छन्।अप्टिकल एम्पलीफायरहरू.
चित्र २: सिलिकन-आधारित अप्टिकल वेभगाइड शृङ्खलाको क्रस-सेक्शन, विशिष्ट प्रसार हानि र अपवर्तक सूचकांकहरू देखाउँदै।
पोस्ट समय: जुलाई-१५-२०२४