Фотонды интегралдық схема (PIC) материалды жүйесі
Кремний фотоникасы - бұл әртүрлі функцияларға қол жеткізу үшін жарықты бағыттау үшін кремний материалдарына негізделген жазық құрылымдарды қолданатын пән. Біз мұнда талшықты-оптикалық байланыстар үшін таратқыштар мен қабылдағыштарды жасауда кремний фотоникасын қолдануға назар аударамыз. Берілген өткізу жолағында, берілген ізде және белгілі бір шығында көбірек беруді қосу қажеттілігі артқан сайын, кремний фотоникасы үнемді болады. Оптикалық бөлік үшін,фотонды интеграция технологиясыпайдаланылуы керек және когерентті қабылдағыштардың көпшілігі бүгінгі күні бөлек LiNbO3/жазық жарық толқыны тізбегі (PLC) модуляторлары мен InP/PLC қабылдағыштары арқылы құрастырылған.
1-сурет: Жиі қолданылатын фотонды интегралды схема (PIC) материалдық жүйелерін көрсетеді.
1-суретте ең танымал PIC материал 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 топ PIC. Бұл мақала кремний негізіндегі фотоникаға бағытталған. жылыкремний фотоникасы, жарық сигналы негізінен кремнийде таралады, оның жанама диапазоны 1,12 электрон вольт (толқын ұзындығы 1,1 микрон). Кремний пештерде таза кристалдар түрінде өсіріледі, содан кейін бүгінгі күні диаметрі әдетте 300 мм болатын вафлилерге кесіледі. Вафли беті кремний диоксиді қабатын қалыптастыру үшін тотықтырылады. Пластиналардың біреуі сутегі атомдарымен белгілі бір тереңдікке дейін бомбаланады. Содан кейін екі пластина вакуумда балқытылады және олардың оксид қабаттары бір-бірімен байланысады. Құрастыру сутегі ионын имплантациялау сызығы бойымен үзіледі. Содан кейін жарықшақтағы кремний қабаты жылтыратылады, сайып келгенде кремний қабатының үстіндегі бұзылмаған кремний «тұтқасы» пластинкасының үстінде кристалды Si жұқа қабаты қалады. Осы жұқа кристалды қабаттан толқын өткізгіштер түзіледі. Бұл кремний негізіндегі изолятор (SOI) пластиналары төмен шығынды кремний фотоникалық толқын бағыттағыштарын жасауға мүмкіндік бергенімен, олар қамтамасыз ететін ағып кету тогының төмен болуына байланысты олар шын мәнінде төмен қуатты CMOS тізбектерінде жиі пайдаланылады.
2-суретте көрсетілгендей кремний негізіндегі оптикалық толқын өткізгіштердің көптеген ықтимал нысандары бар. Олар микромасштабты германий қосылған кремний тотығы толқын өткізгіштерінен наносөлшемді Silicon Wire толқын өткізгіштеріне дейін ауытқиды. Германийді араластыру арқылы оны жасауға боладыфотодетекторларжәне электрлік абсорбциямодуляторлар, тіпті оптикалық күшейткіштер де болуы мүмкін. Кремнийді допинг арқылы, аоптикалық модуляторжасалуы мүмкін. Төменгі жағы солдан оңға қарай: кремний сымының толқын өткізгіші, кремний нитриді толқын өткізгіші, кремний оксинитриді толқын өткізгіші, қалың кремний жотасының толқын өткізгіші, жұқа кремний нитриді толқын өткізгіші және легирленген кремний толқын өткізгіші. Жоғарғы жағында солдан оңға қарай сарқылу модуляторлары, германий фотодетекторлары және германий орналасқан.оптикалық күшейткіштер.
2-сурет: типтік таралу шығындарын және сыну көрсеткіштерін көрсететін кремний негізіндегі оптикалық толқын өткізгіш сериясының көлденең қимасы.
Жіберу уақыты: 15 шілде 2024 ж