Актыўны элемент крэмнію фатонікі

Актыўны элемент крэмнію фатонікі

Актыўныя кампаненты фатонікі звяртаюцца спецыяльна для наўмысна распрацаванага дынамічнага ўзаемадзеяння паміж святлом і матэрыі. Тыповым актыўным кампанентам фатонікі з'яўляецца аптычны мадулятар. Усе бягучыя крэмнійныя на асновеАптычныя мадулятарызаснаваны на эфектах плазменнага носьбіта. Змена колькасці бясплатных электронаў і адтулін у крэмніевым матэрыяле шляхам допінгу, электрычных або аптычных метадаў можа змяніць свой складаны індэкс праламлення, працэс, паказаны ў раўнаннях (1,2), атрыманы пры дапамозе дадзеных Soref і Bennett на даўжыні хвалі 1550 нанаметраў. У параўнанні з электронамі, дзіркі выклікаюць вялікую долю рэальных і ўяўных змяненняў індэкса праламлення, гэта значыць, яны могуць стварыць большае змяненне фазы для дадзенай змены страт, таму ўМадулятары Мах-Zehnderі кольцавыя мадулятары, як правіла, аддаюць перавагу выкарыстоўваць дзіркі для вырабуфазавыя мадулятары.

Розныямадулятар крэмнію (SI)Тыпы прыведзены на малюнку 10а. У мадулятары ін'екцыі носьбіта святло знаходзіцца ў ўнутраным крэмнію ў вельмі шырокім развязцы штыфта, а электроны і адтуліны ўводзяцца. Аднак такія мадулятары павольней, як правіла, з прапускной здольнасцю 500 МГц, таму што бясплатныя электроны і адтуліны патрабуюць больш часу пасля ўвядзення. Такім чынам, гэтая структура часта выкарыстоўваецца ў якасці зменнага аптычнага атэнюатара (VOA), а не мадулятара. У мадулятары знясілення носьбіта лёгкая частка размешчана ў вузкім развязцы PN, а шырыня знясілення PN -злучэння змяняецца на прыкладное электрычнае поле. Гэты мадулятар можа працаваць з хуткасцю звыш 50 Гб/с, але мае вялікую страту ўстаўкі. Тыповы VPIL складае 2 V-CM. Мадулятар паўправадніка (MOS) (MOS) (на самай справе паўправадніковае аксід-паўправадніковы) утрымлівае тонкі аксідны пласт у злучэнні PN. Гэта дазваляе некаторым назапашваннем носьбіта, а таксама знясіленнем носьбіта, што дазваляе меншы Vπl каля 0,2 В-с, але мае недахоп больш высокіх аптычных страт і больш высокую ёмістасць на адзінку даўжыні. Акрамя таго, існуюць мадулятары паглынання электрычнага паглынання SIGE на аснове руху паласы SIGE (SIGE германію). Акрамя таго, ёсць мадулятары графена, якія абапіраюцца на графен, каб пераключыцца паміж паглынаючымі металамі і празрыстымі ізалятарамі. Яны дэманструюць разнастайнасць прымянення розных механізмаў для дасягнення хуткаснай мадуляцыі аптычнай сігналу з нізкім утрыманнем страты.

Малюнак 10: (а) Дыяграма папярочнага перасеку розных канструкцый аптычнага мадулятара на аснове крэмнію і (б) дыяграмы папярочнага перасеку аптычных дэтэктараў.

Некалькі дэтэктараў святла на аснове крэмнію прыведзены на малюнку 10b. Матэрыялам паглынання з'яўляецца германія (GE). GE здольны паглынаць святло на даўжынях хваль да прыблізна 1,6 мкм. Паказана злева - самая камерцыйна паспяховая структура штыфта сёння. Ён складаецца з р-легаванага крэмнію, на якім расце GE. GE і SI маюць 4% -ную неадпаведнасць кратаў, і для таго, каб мінімізаваць дыслакацыю, тонкі пласт SIGE ўпершыню вырошчваецца ў выглядзе буфернага пласта. N-тып допінгу праводзіцца ў верхняй частцы GE пласта. Фотадыёд металу-паўправадніка-метал (MSM) паказаны ў сярэдзіне, а APD (APD (Фотадэтэктар лавіны) паказана справа. Рэгіён лавіны ў APD знаходзіцца ў СІ, які мае больш нізкія характарыстыкі шуму ў параўнанні з рэгіёнам лавіны ў элементарных матэрыялах II-V групы.

У цяперашні час не існуе рашэнняў з відавочнымі перавагамі ў інтэграцыі аптычнага ўзмацнення з крэмніевай фатонікай. На малюнку 11 прыведзены некалькі магчымых варыянтаў, арганізаваных па ўзроўні зборкі. Злева злева знаходзяцца маналітныя інтэграцыі, якія ўключаюць выкарыстанне эпітаксічна выгадаванага германія (GE) у якасці аптычнага ўзмацнення матэрыялу, шкляных хваляводаў, легійных (ER) (напрыклад, AL2O3, які патрабуе аптычнага помпа) і эпітаксіяна вырошчвання арсеніду галія (GAAS) квантавых кропак. Наступны слупок-гэта пласціна для зборкі пласцін, якая ўключае аксід і арганічную сувязь у вобласці ўзмацнення групы III-V. Наступным слупком з'яўляецца зборку чыпа-вадкасці, якая ўключае ўбудаванне мікрасхемы III-V у паражніну крэмнійнай пласціны, а затым апрацоўку структуры хвалявога. Перавага гэтага падыходу першага трох слупкоў заключаецца ў тым, што прылада можа быць цалкам функцыянальным у пласціне перад рэзаннем. Самым правым слупком з'яўляецца зборка чыпа да чыпа, уключаючы прамое злучэнне крэмніевых чыпсаў да груп III-V, а таксама злучэнне праз лінзы і краты. Тэндэнцыя да камерцыйных прыкладанняў рухаецца ад правага ў левую частку дыяграмы ў бок больш інтэграваных і інтэграваных рашэнняў.

Малюнак 11: Як аптычны ўзмацненне інтэгравана ў фатоніку на аснове крэмнію. Калі вы рухаецеся злева направа, кропка ўстаўкі вытворчасці паступова перамяшчаецца назад у працэс.