Materiálový systém fotonického integrovaného obvodu (PIC).
Kremíková fotonika je disciplína, ktorá využíva planárne štruktúry založené na kremíkových materiáloch na nasmerovanie svetla na dosiahnutie rôznych funkcií. Zameriavame sa tu na aplikáciu kremíkovej fotoniky pri vytváraní vysielačov a prijímačov pre komunikáciu z optických vlákien. Keďže potreba pridať viac prenosu pri danej šírke pásma, danej stope a daných nákladoch sa zvyšuje, kremíková fotonika sa stáva ekonomicky výhodnejšou. Pre optickú časť,technológia fotonickej integrácieVäčšina koherentných transceiverov sa dnes vyrába pomocou samostatných modulátorov LiNbO3/ planar light-wave circuit (PLC) a InP/PLC prijímačov.
Obrázok 1: Zobrazuje bežne používané materiálové systémy fotonických integrovaných obvodov (PIC).
Obrázok 1 zobrazuje najpopulárnejšie materiálové systémy PIC. Zľava doprava sú PIC na báze kremíka (tiež známy ako PLC), izolátor na báze kremíka PIC (silikónová fotonika), niobát lítny (LiNbO3) a PIC skupiny III-V, ako napríklad InP a GaAs. Tento článok sa zameriava na fotoniku na báze kremíka. Inkremíková fotonika, svetelný signál sa šíri hlavne v kremíku, ktorý má nepriamy zakázaný pás 1,12 elektrónvoltov (s vlnovou dĺžkou 1,1 mikrónu). Kremík sa pestuje vo forme čistých kryštálov v peciach a potom sa reže na doštičky, ktoré majú dnes typicky priemer 300 mm. Povrch plátku sa oxiduje za vzniku vrstvy oxidu kremičitého. Jedna z doštičiek je do určitej hĺbky bombardovaná atómami vodíka. Dva plátky sa potom spoja vo vákuu a ich oxidové vrstvy sa navzájom spoja. Zostava sa zlomí pozdĺž línie implantácie vodíkových iónov. Vrstva kremíka na trhline sa potom vyleští, pričom nakoniec zostane tenká vrstva kryštalického Si na vrchu neporušenej kremíkovej „rúčky“ plátku na vrchnej vrstve kremíka. Z tejto tenkej kryštalickej vrstvy sú vytvorené vlnovody. Zatiaľ čo tieto doštičky izolátora na báze kremíka (SOI) umožňujú nízkostratové kremíkové fotonické vlnovody, v skutočnosti sa častejšie používajú v obvodoch CMOS s nízkym výkonom, pretože poskytujú nízky zvodový prúd.
Existuje mnoho možných foriem optických vlnovodov na báze kremíka, ako je znázornené na obrázku 2. Ich rozsah siaha od kremíkových vlnovodov dopovaných germániom až po nanorozmerové vlnovody Silicon Wire. Zmiešaním germánia je možné vyrobiťfotodetektorya elektrickej absorpciemodulátorya možno aj optické zosilňovače. Dopingom kremíka, anoptický modulátormožno vyrobiť. Dolu zľava doprava sú: vlnovod z kremíkového drôtu, vlnovod z nitridu kremíka, vlnovod z oxynitridu kremíka, vlnovod s hrubým hrebeňom kremíka, vlnovod z tenkého nitridu kremíka a vlnovod z dopovaného kremíka. V hornej časti zľava doprava sú modulátory vyčerpania, fotodetektory germánia a germániumoptické zosilňovače.
Obrázok 2: Prierez radom optických vlnovodov na báze kremíka, zobrazujúci typické straty šírením a indexy lomu.
Čas odoslania: 15. júla 2024