Систем на материјали од фотонски интегрирани кола (PIC)

Систем на материјали од фотонски интегрирани кола (PIC)

Силициумската фотоника е дисциплина која користи рамни структури базирани на силициумски материјали за насочување на светлината за да се постигнат различни функции. Тука се фокусираме на примената на силициумската фотоника во создавањето предаватели и приемници за комуникации со оптички влакна. Како што се зголемува потребата за додавање поголем пренос на даден пропусен опсег, даден опсег и даден трошок, силициумската фотоника станува поекономично оправдана. За оптичкиот дел,технологија за фотонска интеграцијамора да се користи, а повеќето кохерентни примопредаватели денес се изградени со користење на одделни модулатори на LiNbO3/планарни светлосни бранови (PLC) и InP/PLC приемници.

Слика 1: Прикажува најчесто користени системи од материјали со фотонски интегрирани кола (PIC).

Слика 1 ги прикажува најпопуларните системи на PIC материјали. Од лево кон десно се силициумски PIC (исто така познат како PLC), изолаторски PIC (силициумска фотоника), литиум ниобат (LiNbO3) и PIC од III-V група, како што се InP и GaAs. Овој труд се фокусира на фотоника базирана на силициум. Восиликонска фотоника, светлосниот сигнал главно патува во силициум, кој има индиректен енергетски јаз од 1,12 електронски волти (со бранова должина од 1,1 микрони). Силициумот се одгледува во форма на чисти кристали во печки, а потоа се сече на плочки, кои денес обично имаат дијаметар од 300 mm. Површината на плочките се оксидира за да формира слој од силициум. Една од плочките е бомбардирана со атоми на водород до одредена длабочина. Потоа, двете плочки се спојуваат во вакуум и нивните оксидни слоеви се врзуваат еден со друг. Склопот се распаѓа по линијата за имплантација на водородни јони. Слојот од силициум на пукнатината потоа се полира, на крајот оставајќи тенок слој од кристален Si врз недопрената силициумска „рачка“ на плочките врз слојот од силициум. Брановодите се формираат од овој тенок кристален слој. Иако овие изолаторски плочки базирани на силициум (SOI) овозможуваат брановоди од силициумска фотона со ниски загуби, тие всушност почесто се користат во CMOS кола со ниска моќност поради ниската струја на истекување што ја обезбедуваат.

Постојат многу можни форми на оптички брановоди базирани на силициум, како што е прикажано на Слика 2. Тие се движат од микроскални силициумски брановоди допирани со германиум до наноскални силициумски жичени брановоди. Со мешање на германиум, можно е да се направифотодетектории електрична апсорпцијамодулатори, а можеби дури и оптички засилувачи. Со допирање на силициум,оптички модулаторможе да се направи. На дното од лево кон десно се наоѓаат: брановоди од силициумска жица, брановоди од силициум нитрид, брановоди од силициум оксинитрид, брановоди од дебел силициумски гребен, брановоди од тенок силициум нитрид и брановоди од допиран силициум. На врвот, од лево кон десно, се наоѓаат модулатори на осиромашување, фотодетектори од германиум и германиумскиоптички засилувачи.

Слика 2: Пресек на серија оптички брановоди базирани на силициум, што ги прикажува типичните загуби на пропагација и индексите на прекршување.