Систем на материјали за фотониско интегрирано коло (PIC).

Систем на материјали за фотониско интегрирано коло (PIC).

Силиконската фотоника е дисциплина која користи рамни структури базирани на силиконски материјали за да ја насочи светлината за да постигне различни функции. Овде се фокусираме на примената на силициумската фотоника во создавањето предаватели и приемници за комуникации со оптички влакна. Како што се зголемува потребата да се додаде повеќе пренос на даден пропусен опсег, даден отпечаток и дадена цена, силициумската фотоника станува економски поиздржана. За оптичкиот дел,технологија на фотонска интеграцијамора да се користат, а повеќето кохерентни примопредаватели денес се изградени со користење на посебни модулатори LiNbO3/ рамни светлосни бранови (PLC) и InP/PLC приемници.

Слика 1: Прикажани најчесто користени системи за материјали со фотониско интегрирано коло (PIC).

Слика 1 ги прикажува најпопуларните PIC системи за материјали. Од лево кон десно се силициум PIC на база на силикон (исто така познат како PLC), изолатор на база на силициум PIC (силициум фотоника), литиум ниобат (LiNbO3) и III-V група PIC, како што се InP и GaAs. Овој труд се фокусира на фотониката базирана на силикон. Восилициумска фотоника, светлосниот сигнал главно патува во силициум, кој има индиректен јаз на опсег од 1,12 електрон волти (со бранова должина од 1,1 микрони). Силиконот се одгледува во форма на чисти кристали во печки, а потоа се сече на наполитанки, кои денес обично имаат дијаметар од 300 mm. Површината на обландата се оксидира за да се формира силика слој. Еден од обландите е бомбардиран со атоми на водород до одредена длабочина. Двете наполитанки потоа се споени во вакуум и нивните оксидни слоеви се поврзуваат еден со друг. Склопот се распаѓа по линијата за имплантација на водородни јони. Силиконскиот слој на пукнатината потоа се полира, на крајот оставајќи тенок слој од кристален Si на врвот на непроменетиот силиконски „рачка“ нафора над силиканскиот слој. Од овој тенок кристален слој се формираат брановоди. Додека овие нафора за изолатори (SOI) базирани на силикон овозможуваат силиконски фотонички бранови со ниска загуба, тие всушност почесто се користат во CMOS кола со мала моќност поради малата струја на истекување што ја обезбедуваат.

Постојат многу можни форми на оптички брановоди базирани на силикон, како што е прикажано на Слика 2. Тие се движат од силициумски брановоди допирани со германиум во микроскала до брановоди со силиконска жица со нано размери. Со мешање на германиум, можно е да се направифотодетектории електрична апсорпцијамодулатори, а можеби дури и оптички засилувачи. Со допинг силикон, аноптички модулаторможе да се направи. Долниот дел од лево кон десно се: брановодник од силиконска жица, бранововодник со силициум нитрид, бранововод со силициум оксинитрид, брановодник со дебел силиконски гребен, тенок брановодник од силициум нитрид и допиран силиконски брановоди. На врвот, од лево кон десно, се модулатори на исцрпување, фотодетектори на германиум и германиумоптички засилувачи.

Слика 2: Пресек на серија на оптички брановоди базирани на силикон, покажувајќи типични загуби на ширење и индекси на рефракција.