מערכת חומרים של מעגל משולב פוטוני (PIC)

מערכת חומרים של מעגל משולב פוטוני (PIC)

סיליקון פוטוניקס הוא תחום המשתמש במבנים מישוריים המבוססים על חומרי סיליקון כדי לכוון אור להשגת מגוון פונקציות. אנו מתמקדים כאן ביישום פוטוניקה סיליקון ביצירת משדרים ומקלטים לתקשורת סיבים אופטיים. כצורך להוסיף עוד העברה ברוחב פס נתון, טביעת רגל נתונה ועלות נתונה גדלה, פוטוניק הסיליקון הופך להיות טוב יותר מבחינה כלכלית. לחלק האופטי,טכנולוגיית אינטגרציה פוטוניתיש להשתמש, ולרוב המשדרים הקוהרנטיים כיום בנויים באמצעות מודולי LINBO3/ PLUNAR WAVE WAVE (PLC) נפרדים ומקלטים INP/ PLC.

איור 1: מציג מערכות חומרים משולבות פוטוניות משולבות (PIC) נפוצות.

איור 1 מציג את מערכות חומרי ה- PIC הפופולריות ביותר. משמאל לימין נמצאים סיליקה PIC מבוססת סיליקון (הידועה גם בשם PLC), בידוד מבוסס סיליקון PIT (סיליקון פוטוניקה), ליתיום ניובאט (LINBO3) ו- III-V קבוצתית, כמו INP ו- GAAS. מאמר זה מתמקד בפוטוניקה מבוססת סיליקון. בפוטוניקה סיליקון, אות האור עובר בעיקר בסיליקון, בעל פער פס עקיף של 1.12 וולט אלקטרונים (עם אורך גל של 1.1 מיקרון). סיליקון מגדל בצורה של גבישים טהורים בתנורים ואז נחתכים לפלים, אשר כיום הם בדרך כלל בקוטר 300 מ"מ. משטח הוופל מתחמצן ליצירת שכבת סיליקה. אחד הוופלים מופגז באטומי מימן לעומק מסוים. לאחר מכן, שני הפלים מתמזגים בוואקום ושכבות התחמוצת שלהם קשורות זו לזו. ההרכבה נשברת לאורך קו השתלת יון המימן. שכבת הסיליקון בסדק מלוטשת אז, ובסופו של דבר משאירה שכבה דקה של Si גבישי על גבי הוופל "הידית" הסיליקון השלמה על גבי שכבת הסיליקה. מדריכי גל נוצרים משכבה גבישית דקה זו. בעוד שפרקי המבודדים מבוססי הסיליקון (SOI) מאפשרים את מדריכי הגל של סיליקון פוטוניקה עם אובדן נמוך, הם למעשה משמשים יותר במעגלי CMOs בעלי עוצמה נמוכה בגלל זרם הדליפה הנמוך שהם מספקים.

ישנן צורות רבות אפשריות של מדריכי גל אופטיים מבוססי סיליקון, כפי שמוצג באיור 2. הן נעות בין מדריכי גל סיליקה מסוממים גרמניום מסוממים למדריכי גל סיליקון ננו-סמלים. על ידי מיזוג גרמניום, אפשר ליצורפוטו -גטוריםוספיגה חשמליתמודולטורים, ואולי אפילו מגברים אופטיים. על ידי סמים סיליקון, anמודולטור אופטיניתן להכין. החלק התחתון משמאל לימין הם: מוליך גל חוט סיליקון, סיליקון ניטריד גלגלי גל, סיליקון אוקסניטריד גלגלי גל, גלגלי סיליקון עבה, גלגלי סיליקון ניטריד דק ומדריך סיליקון מסומם. בחלקו העליון, משמאל לימין, הם מודולטורים מדלדלים, פוטו -גזים גרמניום וגרמניוםמגברים אופטיים.

איור 2: חתך רוחבי של סדרת גלגלי גל אופטיים מבוססי סיליקון, המציגה הפסדי התפשטות אופייניים ומדדי שבירה.