Photonescht integréiert Schaltungsmaterialsystem (PIC)

Photonescht integréiert Schaltungsmaterialsystem (PIC)

Siliziumphotonik ass eng Disziplin, déi planar Strukturen op Basis vu Siliziummaterialien benotzt fir Liicht ze riichten an eng Vielfalt vu Funktiounen z'erreechen. Mir konzentréieren eis hei op d'Uwendung vu Siliziumphotonik bei der Kreatioun vu Sender an Empfänger fir Glasfaserkommunikatioun. Well d'Noutwennegkeet fir méi Transmissioun bei enger bestëmmter Bandbreet, engem bestëmmte Foussofdrock an zu bestëmmte Käschten eropgeet, gëtt Siliziumphotonik méi wirtschaftlech vernünfteg. Fir den opteschen Deel,Technologie vun der photonescher Integratiounmusse benotzt ginn, an déi meescht kohärent Transceiver gi mat separaten LiNbO3/planare Liichtwellekrees (PLC)-Modulatoren an InP/PLC-Empfänger gebaut.

Figur 1: Weist üblech benotzt photonesch integréiert Schaltungs- (PIC) Materialsystemer.

Figur 1 weist déi beléifste PIC-Materialsystemer. Vun lénks no riets sinn Siliziumbaséiert Siliziumdioxid-PIC (och bekannt als PLC), Siliziumbaséiert Isolator-PIC (Siliziumphotonik), Lithiumniobat (LiNbO3) an III-V Grupp PIC, wéi InP a GaAs. Dësen Artikel konzentréiert sech op Siliziumbaséiert Photonik. AnSilizium Photonik, beweegt sech d'Liichtsignal haaptsächlech a Silizium, dat eng indirekt Bandlück vun 1,12 Elektronevolt huet (mat enger Wellelängt vun 1,1 Mikrometer). Silizium gëtt a Form vu puren Kristaller an Uewen ugebaut an dann a Wafer geschnidden, déi haut typescherweis 300 mm am Duerchmiesser hunn. D'Waferuewerfläch gëtt oxidéiert fir eng Siliziumdioxid-Schicht ze bilden. Ee vun de Wafer gëtt mat Waasserstoffatome bis zu enger gewësser Déift bombardéiert. Déi zwee Wafer ginn dann am Vakuum verschmolzen an hir Oxidschichten verbannen sech mateneen. D'Montage brécht laanscht d'Waasserstoffionenimplantatiounslinn. D'Siliziumdioxid-Schicht um Rëss gëtt dann poléiert, wouduerch schliisslech eng dënn Schicht kristallint Si uewen um intakte Silizium-"Grëff"-Wafer uewen op der Siliziumdioxid-Schicht bleift. Welleleiter ginn aus dëser dënner kristalliner Schicht geformt. Wärend dës Silizium-baséiert Isolator- (SOI) Wafere Verloschtarm Silizium-Photonik-Welleleiter méiglech maachen, gi se tatsächlech méi dacks a CMOS-Schaltkreesser mat gerénger Leeschtung benotzt wéinst dem niddrege Leckstroum, deen se liwweren.

Et gëtt vill méiglech Forme vun optesche Wellenleiter op Siliziumbasis, wéi an der Figur 2 gewisen. Si reechen vu mikroskala Germanium-dotierte Siliziumdioxid-Wellenleiter bis Nanoskala Siliziumdrot-Wellenleiter. Duerch d'Mëschung vu Germanium ass et méiglech, ... ze maachen.photodetectorsan elektresch AbsorptiounModulatoren, a méiglecherweis souguer optesch Verstärker. Duerch d'Dotéierung vu Silizium, enoptesche Modulatorkënne gemaach ginn. Ënnen, vu lénks no riets, sinn: Siliziumdrot-Wellenleiter, Siliziumnitrid-Wellenleiter, Siliziumoxynitrid-Wellenleiter, décke Siliziumkamm-Wellenleiter, dënnen Siliziumnitrid-Wellenleiter an dotierte Silizium-Wellenleiter. Uewen, vu lénks no riets, sinn Ofbaumodulatoren, Germanium-Fotodetektoren a Germanium.optesch Verstärker.

Figur 2: Querschnitt vun enger optescher Wellenleiterserie op Siliziumbasis, déi typesch Ausbreedungsverloschter a Breechungsindizes weist.