Fotoonilise integraallülituse (PIC) materjalisüsteem

Fotoonilise integraallülituse (PIC) materjalisüsteem

Ränifotoonika on distsipliin, mis kasutab ränimaterjalidel põhinevaid tasapinnalisi struktuure valguse suunamiseks erinevate funktsioonide saavutamiseks. Keskendume siin ränifotoonika rakendamisele kiudoptilise side saatjate ja vastuvõtjate loomisel. Kuna vajadus lisada rohkem edastust antud ribalaiuse, antud jalajälje ja teatud kulu juures, muutub ränifotoonika majanduslikult mõistlikumaks. Optilise osa puhulfotoonilise integratsiooni tehnoloogiatuleb kasutada ja enamik koherentseid transiivereid on tänapäeval ehitatud eraldi LiNbO3/planaarse valguslaineahela (PLC) modulaatorite ja InP/PLC vastuvõtjate abil.

Joonis 1: kujutab tavaliselt kasutatavaid fotoon-integraallülituse (PIC) materjalisüsteeme.

Joonisel 1 on näidatud kõige populaarsemad PIC-materjalisüsteemid. Vasakult paremale on ränipõhine ränidioksiidi PIC (tuntud ka kui PLC), ränipõhine isolaator PIC (ränifotoonika), liitiumniobaat (LiNbO3) ja III-V rühma PIC, nagu InP ja GaAs. See artikkel keskendub ränipõhisele fotoonikale. sisseräni fotoonika, levib valgussignaal peamiselt ränis, mille kaudne ribalaius on 1,12 elektronvolti (lainepikkusega 1,1 mikronit). Räni kasvatatakse ahjudes puhaste kristallide kujul ja lõigatakse seejärel vahvliteks, mille läbimõõt on tänapäeval tavaliselt 300 mm. Vahvli pind oksüdeeritakse, moodustades ränidioksiidikihi. Üks vahvlitest pommitatakse teatud sügavuseni vesinikuaatomitega. Seejärel sulatatakse kaks vahvlit vaakumis ja nende oksiidikihid seostuvad üksteisega. Koost puruneb mööda vesinikioonide implanteerimisliini. Seejärel poleeritakse pragu juures olev ränikiht, jättes ränidioksiidikihi peale terve räni "käepideme" vahvli peale õhukese kristallilise Si kihi. Sellest õhukesest kristallilisest kihist moodustuvad lainejuhid. Kuigi need ränipõhised isolaatorid (SOI) võimaldavad väikese kadudega ränist fotoonika lainejuhte, kasutatakse neid madala võimsusega CMOS-ahelates sagedamini nende pakutava väikese lekkevoolu tõttu.

Ränipõhistel optilistel lainejuhtidel on palju võimalikke vorme, nagu on näidatud joonisel 2. Need ulatuvad mikroskaala germaaniumiga legeeritud ränidioksiidi lainejuhtidest nanomõõtmeliste ränitraadi lainejuhtideni. Germaaniumi segades on võimalik valmistadafotodetektoridja elektriline neelduminemodulaatoridja võib-olla isegi optilised võimendid. Räni dopinguga, anoptiline modulaatorsaab teha. Alt vasakult paremale on: ränitraadi lainejuht, räninitriidlainejuht, räni oksünitriidlainejuht, paks räniharja lainejuht, õhuke räninitriidlainejuht ja legeeritud räni lainejuht. Ülaservas vasakult paremale on ammendumise modulaatorid, germaaniumi fotodetektorid ja germaaniumoptilised võimendid.


Joonis 2: Ränipõhise optilise lainejuhi seeria ristlõige, mis näitab tüüpilisi levimiskaod ja murdumisnäitajaid.


Postitusaeg: 15. juuli 2024