Матэрыяльная сістэма фатонных інтэгральных схем (PIC)
Крэмніевая фатоніка — гэта дысцыпліна, якая выкарыстоўвае планарныя структуры на аснове крэмніевых матэрыялаў для накіравання святла для дасягнення розных функцый. Тут мы засяроджваемся на прымяненні крэмніевай фатонікі ў стварэнні перадатчыкаў і прыёмнікаў для валаконна-аптычнай сувязі. Па меры павелічэння неабходнасці павелічэння перадачы пры зададзенай прапускной здольнасці, зададзенай плошчы і зададзеным кошце, крэмніевая фатоніка становіцца больш эканамічна выгаднай. Што тычыцца аптычнай часткі,тэхналогія фатонічнай інтэграцыінеабходна выкарыстоўваць, і большасць кагерэнтных прыёмаперадатчыкаў сёння пабудаваны з выкарыстаннем асобных мадулятараў LiNbO3/планарных светлавых хвалевых схем (PLC) і прыёмнікаў InP/PLC.
Малюнак 1: Паказаны часта выкарыстоўваныя сістэмы матэрыялаў фатонных інтэгральных схем (PIC).
На малюнку 1 паказаны найбольш папулярныя матэрыяльныя сістэмы PIC. Злева направа паказаны PIC на аснове крэмнію (таксама вядомы як PLC), PIC на аснове крэмнію-ізалятара (крэмніевая фатоніка), ніабату літыя (LiNbO3) і PIC III-V групы, такія як InP і GaAs. У гэтай працы асноўная ўвага надаецца фатоніцы на аснове крэмнію. Укрэмніевая фатонікаСветлавы сігнал у асноўным распаўсюджваецца ў крэмніі, які мае ўскосную забароненую зону 1,12 электрон-вольта (з даўжынёй хвалі 1,1 мікрона). Крэмній вырошчваецца ў выглядзе чыстых крышталяў у печах, а затым разразаецца на пласціны, якія сёння звычайна маюць дыяметр 300 мм. Паверхня пласціны акісляецца, утвараючы пласт крэмнію. Адна з пласцін бамбардзіруецца атамамі вадароду на пэўную глыбіню. Затым дзве пласціны зліваюцца ў вакууме, і іх аксідныя пласты злучаюцца адзін з адным. Зборка разрываецца ўздоўж лініі імплантацыі іонаў вадароду. Затым пласт крэмнію ў месцы расколіны паліруецца, у выніку чаго паверх непашкоджанай крэмніевай пласціны-«ручкі» застаецца тонкі пласт крышталічнага крэмнію. З гэтага тонкага крышталічнага пласта фармуюцца хваляводы. Хоць гэтыя пласціны на аснове крэмнію ізалятара (SOI) дазваляюць ствараць крэмніевыя фатонічныя хваляводы з нізкімі стратамі, яны часцей выкарыстоўваюцца ў маламагутных CMOS-схемах з-за нізкага току ўцечкі, які яны забяспечваюць.
Існуе мноства магчымых формаў аптычных хваляводаў на аснове крэмнію, як паказана на малюнку 2. Яны вар'іруюцца ад мікрамаштабных хваляводаў на аснове крэмнію, легаваных германіем, да нанамаштабных хваляводаў з крэмніевых дротаў. Змешваючы германій, можна зрабіцьфотадэтэктарыі электрычнае паглынаннемадулятары, і, магчыма, нават аптычныя ўзмацняльнікі. Шляхам легавання крэмніем,аптычны мадулятарможна зрабіць. Унізе злева направа размешчаны: хвалявод з крэмніевага дроту, хвалявод з нітрыду крэмнію, хвалявод з аксінітрыду крэмнію, тоўсты хвалявод з крэмніевых грабеньчатых структур, тонкі хвалявод з нітрыду крэмнію і легаваны хвалявод з крэмнію. Уверсе, злева направа, размешчаны мадулятары знясілення, германіевыя фотадэтэктары і германій.аптычныя ўзмацняльнікі.
Малюнак 2: Папярочны разрэз аптычнага хвалявода на аснове крэмнію, які паказвае тыповыя страты распаўсюджвання і паказчыкі праламлення.
Час публікацыі: 15 ліпеня 2024 г.