Фотондық интегралды микросхема (PIC) материалдық жүйесі
Кремний фотоникасы - әртүрлі функцияларды орындау үшін жарықты бағыттау үшін кремний материалдарына негізделген жазық құрылымдарды пайдаланатын сала. Біз мұнда талшықты-оптикалық байланыс үшін таратқыштар мен қабылдағыштарды жасауда кремний фотоникасын қолдануға назар аударамыз. Берілген өткізу қабілеттілігінде, берілген із енінде және берілген құнында көбірек өткізу қабілетін қосу қажеттілігі артқан сайын, кремний фотоникасы экономикалық тұрғыдан тиімдірек бола түседі. Оптикалық бөлік үшін,фотондық интеграция технологиясыпайдаланылуы керек, және бүгінгі таңда көптеген когерентті қабылдағыш-таратқыштар бөлек LiNbO3/жазықтық жарық толқынды тізбек (PLC) модуляторлары мен InP/PLC қабылдағыштарын пайдаланып жасалған.
1-сурет: Жиі қолданылатын фотондық интегралдық микросхема (PIC) материалдық жүйелері көрсетілген.
1-суретте ең танымал PIC материалдық жүйелері көрсетілген. Солдан оңға қарай кремний негізіндегі кремний диоксиді PIC (PLC деп те аталады), кремний негізіндегі изолятор PIC (кремний фотоникасы), литий ниобаты (LiNbO3) және InP және GaAs сияқты III-V топтық PIC көрсетілген. Бұл мақалада кремний негізіндегі фотоника қарастырылған.кремний фотоникасыЖарық сигналы негізінен кремнийде таралады, оның жанама жолақ аралығы 1,12 электронвольт (толқын ұзындығы 1,1 микрон). Кремний пештерде таза кристалдар түрінде өсіріледі, содан кейін бүгінде диаметрі әдетте 300 мм болатын пластиналарға кесіледі. Пластинаның беті кремний диоксиді қабатын қалыптастыру үшін тотығады. Пластинаның бірі белгілі бір тереңдікке дейін сутегі атомдарымен бомбаланады. Содан кейін екі пластина вакуумда балқытылады және олардың оксид қабаттары бір-бірімен байланысады. Жиынтық сутегі ионының имплантация сызығы бойымен үзіледі. Содан кейін жарықшақтағы кремний қабаты жылтыратылады, ақырында кремний диоксиді қабатының үстіндегі бүтін кремний «тұтқасы» пластинасының үстінде жұқа кристалды Si қабаты қалады. Толқын өткізгіштер осы жұқа кристалды қабаттан түзіледі. Бұл кремний негізіндегі оқшаулағыш (SOI) пластиналар төмен шығынды кремний фотоника толқын өткізгіштерін мүмкін етсе де, олар төмен ағып кету тогына байланысты төмен қуатты CMOS тізбектерінде жиі қолданылады.
2-суретте көрсетілгендей, кремний негізіндегі оптикалық толқын өткізгіштердің көптеген мүмкін формалары бар. Олар микроөлшемді германиймен легирленген кремний диоксиді толқын өткізгіштерінен бастап наноөлшемді кремний сым толқын өткізгіштеріне дейін болады. Германийді араластыру арқылы... жасауға боладыфотодетекторларжәне электрлік сіңірумодуляторларжәне тіпті оптикалық күшейткіштер де болуы мүмкін. Кремнийді легирлеу арқылы,оптикалық модуляторжасалуы мүмкін. Төменгі жағында солдан оңға қарай: кремний сым толқын өткізгіш, кремний нитриді толқын өткізгіш, кремний оксинитриді толқын өткізгіш, қалың кремний жотасы толқын өткізгіш, жұқа кремний нитриді толқын өткізгіш және легирленген кремний толқын өткізгіш. Жоғарғы жағында, солдан оңға қарай, сарқылу модуляторлары, германий фотодетекторлары және германий орналасқан.оптикалық күшейткіштер.
2-сурет: Кремний негізіндегі оптикалық толқын өткізгіш сериясының көлденең қимасы, типтік таралу шығындары мен сыну көрсеткіштерін көрсетеді.
Жарияланған уақыты: 2024 жылғы 15 шілде