Fotonisch geïntegreerd circuit (PIC) materiaalsysteem
Siliconenfotonica is een discipline die vlakke structuren gebruikt op basis van siliciummaterialen om licht te sturen om een verscheidenheid aan functies te bereiken. We richten ons hier op de toepassing van siliciumfotonica bij het maken van zenders en ontvangers voor glasvezelcommunicatie. Naarmate de noodzaak om meer transmissie toe te voegen bij een bepaalde bandbreedte, een bepaalde voetafdruk en een bepaalde kosten stijgt, wordt siliciumfotonica economisch gezond. Voor het optische deel,Fotonische integratietechnologieMoet worden gebruikt, en de meeste coherente zendontvangers worden tegenwoordig gebouwd met behulp van afzonderlijke LinBo3/ Planar Light-Wave Circuit (PLC) -modulatoren en INP/ PLC-ontvangers.
Figuur 1: toont veelgebruikte fotonische geïntegreerde circuit (PIC) materiaalsystemen.
Figuur 1 toont de meest populaire PIC -materiaalsystemen. Van links naar rechts zijn silicium-gebaseerde silica PIC (ook bekend als PLC), siliconen-gebaseerde isolator PIC (siliciumfotonica), lithium niobaat (linbo3) en III-V-groep PIC, zoals INP en GaAs. Dit artikel richt zich op op siliconen gebaseerde fotonica. Insiliciumfotonica, het lichtsignaal reist voornamelijk in silicium, dat een indirecte bandafstand heeft van 1,12 elektronenvolt (met een golflengte van 1,1 micron). Silicium wordt gekweekt in de vorm van zuivere kristallen in ovens en vervolgens in wafels gesneden, die tegenwoordig meestal een diameter van 300 mm hebben. Het wafeloppervlak wordt geoxideerd om een silicagaag te vormen. Een van de wafels wordt gebombardeerd met waterstofatomen tot een bepaalde diepte. De twee wafels worden vervolgens versmolten in een vacuüm en hun oxidelagen binden zich aan elkaar. De assemblage breekt langs de implantatielijn van de waterstofionen. De siliciumlaag bij de scheur wordt vervolgens gepolijst en laat uiteindelijk een dunne laag kristallijne Si achter op de intacte siliciumwafer op de silicagaag. Golfgeleiders worden gevormd uit deze dunne kristallijne laag. Terwijl deze op silicium gebaseerde isolator (SOI) wafels met een laag verlies van siliciumfotonica golfgeleiders mogelijk maken, worden ze eigenlijk vaker gebruikt in CMOS-circuits met lage kracht vanwege de lage lekstroom die ze bieden.
Er zijn veel mogelijke vormen van op siliconen gebaseerde optische golfgeleiders, zoals weergegeven in figuur 2. Ze variëren van op microschaal germanium gedoteerde siliciumbegolfgeleiders tot siliciumgolfgeleiders op nanoschaal. Door germanium te combineren, is het mogelijk om te makenfotodetectorsen elektrische absorptiemodulatorenen mogelijk zelfs optische versterkers. Door silicium te doperen, eenoptische modulatorkan worden gemaakt. De bodem van links naar rechts is: siliciumdraadgolfgeleider, siliciumnitride golfgeleider, siliciumoxynitride golfgeleider, dikke silicium nokgolfgeleider, dunne siliciumnitride golfgeleider en gedoteerde siliciumgolfgeleider. Bovenaan, van links naar rechts, zijn uitputtingmodulatoren, germanium photodetectors en germaniumoptische versterkers.
Figuur 2: Dwarsdoorsnede van een siliconen-gebaseerde optische golfgeleiderreeks, die typische propagatieverliezen en brekingsindices vertoont.
Posttijd: Jul-15-2024