Система материалов фотонной интегрированной цепи (PIC)
Силиконовая фотоника - это дисциплина, которая использует плоские структуры, основанные на кремниевых материалах для проживания света для достижения различных функций. Мы сосредотачиваемся здесь на применении кремниевой фотоники в создании передатчиков и приемников для оптоволоконной связи. По мере того, как необходимость добавить больше передачи на данной полосе пропускания, данной площади и заданного увеличения стоимости, кремниевая фотоника становится более экономически обоснованной. Для оптической части,Технология фотонной интеграцииДолжен быть использован, и большинство когерентных приемопередатчиков сегодня построены с использованием отдельных модуляторов Linbo3/ Планарной световолновой схемы (ПЛК) и приемников INP/ PLC.
На рисунке 1: Показывают широко используемые системы материалов фотонной интегрированной цепи (PIC).
На рисунке 1 показаны самые популярные материалы PIC. Слева направо находятся кремниевая кремнежная картинка (также известная как ПЛК), изолятор на основе кремния (кремниевая фотоника), литий-нибат (Linbo3) и III-V Group Pic, такие как INP и GAAS. Эта статья посвящена фотонике на основе кремния. ВСиликоновая фотоникаСветовой сигнал в основном путешествует в кремнии, который имеет косвенную зону полосы 1,12 электронных вольт (с длиной волны 1,1 микрона). Кремний выращивается в форме чистых кристаллов в печи, а затем нарезан в пластины, которые сегодня обычно имеют диаметр 300 мм. Поверхность пластины окисляется с образованием слоя кремнезема. Один из пластин бомбардируется атомами водорода до определенной глубины. Затем два пластика сливаются в вакууме, и их оксидные слои связываются друг с другом. Сборка разрывается вдоль линии имплантации ионов водорода. Кремниевый слой в трещине затем полируется, в конечном итоге оставляя тонкий слой кристаллического Si поверх интактной кремниевой пластины «ручка» поверх слоя кремнезема. Волновые квижения образуются из этого тонкого кристаллического слоя. В то время как эти пластины на основе кремния (SOI) делают возможными волноводы кремния с низким содержанием потери, они на самом деле чаще используются в CMOS с низким энергопотреблением из-за низкого тока утечки, который они предоставляют.
Существует много возможных форм оптических волноводов на основе кремния, как показано на рисунке 2. Они варьируются от микромасштабных германия, легированных волноводами, до наноразмерных кремниевых проволочных волноводов. Смешивая германия, можно сделатьФотографиии электрическое поглощениемодуляторыи, возможно, даже оптические усилители. Допингом кремния,Оптический модуляторможет быть сделан. Дно слева направо: силиконовый проволочный волновод, волновода нитрида кремния, волновод кремния оксинитридного, толстый волновод силиконового гребня, тонкий нитрид -волновый и легированный силиконовый волновод. Сверху, слева направо, находятся модуляторы истощения, фотоодекторы Германия и ГерманияОптические усилители.
Рисунок 2: Поперечное сечение серии оптических волноводов на основе кремния, показывающая типичные потери распространения и индексы преломления.
Время сообщения: 15-2024 июля