Fotoonilise integreeritud vooluahela (PIC) materjalisüsteem
Räni footonika on distsipliin, mis kasutab tasapinnalisi struktuure, mis põhinevad ränimaterjalidel, et suunata valguse mitmesuguseid funktsioone. Keskendume siin Silicon Photonicsi rakendamisele kiudoptilise kommunikatsiooni saatja ja vastuvõtjate loomisel. Kuna antud ribalaiuse, antud jalajälje ja antud kulude suurenemise vajadus suureneb, muutub räni fotoonika majanduslikult mõistlikumaks. Optilise osa jaoksfotooniline integratsioonitehnoloogiaTuleb kasutada ja enamik sidusaid transiivereid ehitatakse tänapäeval eraldi LINBO3/ Planar Light-laine vooluahela (PLC) modulaatorid ja INP/ PLC vastuvõtjad.
Joonis 1: näitab tavaliselt kasutatavat fotoonilise integreeritud vooluahela (PIC) materjalisüsteeme.
Joonis 1 näitab kõige populaarsemaid PIC -materjalisüsteeme. Vasakult paremale on ränipõhine ränidioksiid PIC (tuntud ka kui PLC), ränipõhine isolaatori PIC (räni fotoonika), liitium-niobaat (Linbo3) ja III-V rühma PIC, näiteks INP ja GAA-d. See artikkel keskendub ränipõhisele fotoonikale. Sisseränifootonika, liigub valgusignaal peamiselt räni, mille kaudne ribavahe on 1,12 elektronvoldi (lainepikkus 1,1 mikronit). Räni kasvatatakse ahjudes puhaste kristallide kujul ja lõigatakse seejärel vahvliks, mille läbimõõt on tavaliselt 300 mm. Vahvli pind oksüdeeritakse ränidioksiidi kihi moodustamiseks. Üks vahvlitest pommitatakse vesinikuaatomitega teatud sügavusele. Seejärel sulandatakse kaks vahvlit vaakumis ja nende oksiidikihid seovad üksteisega. Komplekt puruneb mööda vesinikuioonide implanteerimisjoont. Seejärel poleeritakse prao juures olev räni kiht, jättes lõpuks ränidioksiidi kihi peale puutumatu räni käepideme peale õhukese kristalse Si -kihi. Lainejuhid moodustuvad sellest õhukesest kristalsest kihist. Kuigi need ränipõhised isolaatori (SOI) vahvlid võimaldavad madala healgaga ränifootonika lainejuhid, kasutatakse neid tegelikult vähese energiatarbega CMOS-vooluahelates, kuna need pakuvad madala lekkevoolu tõttu.
Ränipõhistel optilistel lainejuhtidel on palju võimalikke vorme, nagu on näidatud joonisel 2. Need ulatuvad mikroskaalaga germaaniumi legeeritud ränidioksiidi lainejuhtidest kuni nanoskaala räni traadi lainejuhtideni. Germaniumi segades on võimalik tehafotodetektoridja elektriline imenduminemodulaatoridja võib -olla isegi optilised võimendid. Dopingut räni, anoptiline modulaatorsaab teha. Vasakult paremale on: räni traadi lainejuh, räni nitriidlainejuhid, räni oksünitriidlainejuh, paks räni katuseharja lainejuh, õhuke räni nitriidlainejuh ja legeeritud räni lainejuh. Ülaosas, vasakult paremaleoptilised võimendid.
Joonis 2: Ränipõhise optilise lainejuhi seeria ristlõige, mis näitab tüüpilisi leviku kadusid ja murdumisnäitajaid.
Postiaeg: 15. juuli-20124