MATERIÁLNY SYSTÉM FOTONATICKÉHO DETÁLNEH
Silicon Photonics je disciplína, ktorá využíva planárne štruktúry založené na kremíkových materiáloch na usmernenie svetla na dosiahnutie rôznych funkcií. Zameriavame sa tu na aplikáciu kremíkových fotonikov pri vytváraní vysielačov a prijímačov pre optickú komunikáciu. Keďže je potrebné pridať väčší prenos pri danej šírke pásma, danej stopy a zvýšenia daných nákladov, kremíková fotonika sa stáva ekonomickejšou. Z optickej časti,technológia fotonickej integrácieMusí sa používať a väčšina koherentných vysielateľov je dnes zostavená pomocou samostatných modulátorov Linbo3/ planárnych svetelných vĺn (PLC) a prijímačov INP/ PLC.
Obrázok 1: Zobrazuje bežne používané materiály fotonického integrovaného obvodu (PIC).
Obrázok 1 zobrazuje najobľúbenejšie systémy materiálov PIC. Zľava doprava sú oxid kremičitý PIC na báze kremíka (známy tiež ako PLC), izolátor na báze kremíka (kremíkovo fotonika), lítium niobátu (Linbo3) a III-V Group PIC, ako sú Inp a GAAS. Tento dokument sa zameriava na fotoniku na báze kremíka. Vkremík, svetelný signál prechádza hlavne v kremíku, ktorý má nepriamu pásové medzeru 1,12 elektrónových voltov (s vlnovou dĺžkou 1,1 mikrónov). Silikón sa pestuje vo forme čistých kryštálov v pecich a potom sa nakrája na doštičky, ktoré majú dnes zvyčajne priemer 300 mm. Povrch oblátky je oxidovaný za vzniku vrstvy oxidu kremičitého. Jeden z doštičiek je bombardovaný atómami vodíka do určitej hĺbky. Tieto dva doštičky sú potom fúzované vo vákuu a ich oxidové vrstvy sa navzájom spájajú. Zostava sa zlomí pozdĺž implantácie vodíkových iónov. Kremíková vrstva pri trhliny sa potom vyleští a nakoniec zanecháva na hornej časti vrstvy oxidu kremičitého tenkú vrstvu kryštalickej SI. Z tejto tenkej kryštalickej vrstvy sú tvarované vlnovody. Aj keď tieto doštičky na báze kremíka (SOI) umožňujú vlnovody kremíkových fotonických kremíkov, v skutočnosti sa bežne používajú v obvodoch CMOS s nízkym výkonom kvôli nízkemu priechodnému prúdu, ktorý poskytujú.
Existuje mnoho možných foriem optických vlnovodov na báze kremíka, ako je znázornené na obrázku 2. Rozsahujú sa od mikroskolných vlnovodov kremíka do germániu až po vlnovody kremíkových drôtov s kremíkmi. Zmiešaním germánia je možné urobiťfotodetektorya elektrická absorpciamodulátorya prípadne dokonca optické zosilňovače. Dopingom kremíka,optický modulátorje možné vyrobiť. Dno zľava doprava sú: vlnovod kremíka, vlnovod nitridu kremíka, vlnovod oxynitrid kremíka, vlnovodný vlnovod kremíka, tenký vlnovod nitridu kremíka a dopovaný kremíkový vlnovod. Na vrchu, zľava doprava, sú modulátory vyčerpania, germániové fotodetektory a germániumoptické zosilňovače.
Obrázok 2: Prierez série optických vlnovodov na báze kremíka, ktorá ukazuje typické straty šírenia a indexy refrakcie.
Čas príspevku: júl-15-2024