Систем материјала фотонског интегрисаног кола (PIC)
Силицијумска фотоника је дисциплина која користи планарне структуре засноване на силицијумским материјалима за усмеравање светлости ради постизања разних функција. Овде се фокусирамо на примену силицијумске фотонике у стварању предајника и пријемника за комуникацију оптичким влакнима. Како се потреба за додавањем већег преноса при датом пропусном опсегу, датој површини и датој цени повећава, силицијумска фотоника постаје економски исплативија. Што се тиче оптичког дела,технологија фотонске интеграцијемора се користити, а већина кохерентних примопредајника данас је направљена коришћењем одвојених LiNbO3/планарних PLC (светлосних таласних кола) модулатора и InP/PLC пријемника.
Слика 1: Приказује често коришћене системе материјала фотонских интегрисаних кола (PIC).
Слика 1 приказује најпопуларније PIC материјалне системе. С лева на десно су PIC на бази силицијума од силицијума (такође познат као PLC), PIC на бази силицијума од изолатора (силицијумска фотоника), литијум ниобат (LiNbO3) и PIC III-V групе, као што су InP и GaAs. Овај рад се фокусира на фотонику на бази силицијума.силицијумска фотоникаСветлосни сигнал углавном путује кроз силицијум, који има индиректни енергетски процеп од 1,12 електрон-волти (са таласном дужином од 1,1 микрона). Силицијум се узгаја у облику чистих кристала у пећима, а затим сече на плочице, које су данас обично пречника 300 мм. Површина плочице се оксидује да би се формирао слој силицијум диоксида. Једна од плочица се бомбардује атомима водоника до одређене дубине. Две плочице се затим спајају у вакууму и њихови оксидни слојеви се међусобно везују. Склоп се ломи дуж линије имплантације јона водоника. Силицијумски слој на пукотини се затим полира, остављајући на крају танак слој кристалног Si на врху нетакнуте силицијумске „ручке“ плочице на врху слоја силицијум диоксида. Таласоводи се формирају од овог танког кристалног слоја. Иако ове плочице изолатора (SOI) на бази силицијума омогућавају израду силицијумских фотонских таласовода са малим губицима, оне се заправо чешће користе у CMOS 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 микроскопских силицијумских таласовода допираних германијумом до наноскопских таласовода од силицијумске жице. Мешањем германијума могуће је направитифотодетектории електричну апсорпцијумодулатори, а могуће чак и оптичка појачала. Допирањем силицијума,оптички модулаторможе се направити. Доле с лева на десно су: таласовод од силицијумске жице, таласовод од силицијумског нитрида, таласовод од силицијумског оксинитрида, таласовод од дебелог силицијумског гребена, таласовод од силицијумског нитрида и таласовод са допираним силицијумом. На врху, с лева на десно, налазе се модулатори осиромашења, фотодетектори германијума и германијум.оптички појачавачи.
Слика 2: Попречни пресек серије оптичких таласовода на бази силицијума, који приказује типичне губитке пропагације и индексе преламања.
Време објаве: 15. јул 2024.