Материјални систем фотонског интегрисаног кола (ПИЦ).

Материјални систем фотонског интегрисаног кола (ПИЦ).

Силицијумска фотоника је дисциплина која користи планарне структуре засноване на силицијумским материјалима за усмеравање светлости како би се постигле различите функције. Овде се фокусирамо на примену силицијумске фотонике у креирању предајника и пријемника за оптичке комуникације. Како се повећава потреба за додавањем више преноса на датом пропусном опсегу, датом отиску и датим трошковима, силицијумска фотоника постаје економичнија. За оптички део,технологија фотонске интеграцијеморају се користити, а већина кохерентних примопредајника данас је направљена коришћењем засебних модулатора ЛиНбО3/планарног светлосног таласног кола (ПЛЦ) и ИнП/ПЛЦ пријемника.

Слика 1: Приказује најчешће коришћене материјалне системе фотонских интегрисаних кола (ПИЦ).

Слика 1 приказује најпопуларније ПИЦ материјалне системе. С лева на десно су ПИЦ на бази силицијума (такође познат као ПЛЦ), изолатор на бази силицијума ПИЦ (силицијум фотоника), литијум ниобат (ЛиНбО3) и ПИЦ ИИИ-В групе, као што су ИнП и ГаАс. Овај рад се фокусира на фотонику на бази силицијума. Инсилицијум фотоника, светлосни сигнал углавном путује у силицијуму, који има индиректни појас од 1,12 електрон волти (са таласном дужином од 1,1 микрона). Силицијум се узгаја у облику чистих кристала у пећима, а затим сече у облатне, које су данас типично пречника 300 мм. Површина плочице се оксидира да би се формирао слој силицијум диоксида. Једна од плочица је бомбардована атомима водоника до одређене дубине. Две плочице се затим спајају у вакууму и њихови оксидни слојеви се везују један за други. Склоп се ломи дуж линије имплантације водоничних јона. Силицијумски слој на пукотини се затим полира, остављајући на крају танак слој кристалног Си на врху неоштећене плочице силицијумске „ручице“ на врху слоја силицијум диоксида. Од овог танког кристалног слоја формирају се таласоводи. Док ове плочице изолатора на бази силицијума (СОИ) омогућавају силицијумске фотоничке таласоводе са малим губицима, оне се заправо чешће користе у ЦМОС колима мале снаге због ниске струје цурења коју пружају.

Постоји много могућих облика оптичких таласовода на бази силицијума, као што је приказано на Слици 2. Они се крећу од микросмерних таласовода допираних германијумом до таласовода са силицијумском жицом у наносмеру. Мешањем германијума могуће је направитифотодетектории електричну апсорпцијумодулатори, а можда чак и оптичка појачала. Допингом силицијума, аноптички модулаторможе се направити. Одоздо са лева на десно су: таласовод силицијумске жице, таласовод силицијум нитрида, таласовод силицијум оксинитрид, таласовод дебелог силицијумског гребена, таласовод танког силицијум нитрида и таласовод са допираним силицијумом. На врху, с лева на десно, налазе се модулатори исцрпљивања, германијумски фотодетектори и германијумоптички појачивачи.

Слика 2: Попречни пресек серије оптичких таласовода на бази силицијума, који показује типичне губитке при ширењу и индексе преламања.