Fotoonilise integraallülituse (PIC) materjalisüsteem
Ränifotoonika on valdkond, mis kasutab ränimaterjalidel põhinevaid tasapinnalisi struktuure valguse suunamiseks mitmesuguste funktsioonide saavutamiseks. Keskendume siin ränifotoonika rakendamisele fiiberoptilise side saatjate ja vastuvõtjate loomisel. Kuna vajadus lisada rohkem edastust antud ribalaiuse, antud jalajälje ja antud kulude juures suureneb, muutub ränifotoonika majanduslikult tasuvamaks. Optilise osa osas,footonintegratsiooni tehnoloogiatuleb kasutada ja enamik tänapäevaseid koherentseid transiivereid on ehitatud eraldi LiNbO3/tasapinnaliste valguslaineahela (PLC) modulaatorite ja InP/PLC vastuvõtjate abil.
Joonis 1: Näitab tavaliselt kasutatavaid footon-integraallülituse (PIC) materjalisüsteeme.
Joonis 1 näitab kõige populaarsemaid PIC-materjalisüsteeme. Vasakult paremale on ränipõhine ränidioksiid-PIC (tuntud ka kui PLC), ränipõhine isolaator-PIC (ränifotoonika), liitiumniobaat (LiNbO3) ja III-V rühma PIC, näiteks InP ja GaAs. See artikkel keskendub ränipõhisele fotoonikale.ränifotoonika, valgussignaal liigub peamiselt ränis, mille kaudne keelutsoon on 1,12 elektronvolti (lainepikkusega 1,1 mikronit). Räni kasvatatakse puhaste kristallide kujul ahjudes ja seejärel lõigatakse vahvliteks, mille läbimõõt on tänapäeval tavaliselt 300 mm. Vahvli pind oksüdeeritakse, moodustades ränidioksiidikihi. Ühte vahvlit pommitatakse teatud sügavusele vesinikuaatomitega. Seejärel sulatatakse kaks vahvlit vaakumis ja nende oksiidikihid seotakse üksteisega. Kokkupanek puruneb mööda vesinikioonide implanteerimisjoont. Seejärel poleeritakse prao juures olev ränikiht, jättes lõpuks terve räni "käepidemega" vahvli peale õhukese kristallilise räni kihi ränidioksiidikihi peal. Sellest õhukesest kristallilisest kihist moodustatakse lainejuhid. Kuigi need ränipõhised isolaatorvahvlid (SOI) võimaldavad väikese kadudega ränifotoonika lainejuhte, kasutatakse neid tegelikult sagedamini väikese võimsusega CMOS-ahelates, kuna need pakuvad madalat lekkevoolu.
Nagu joonisel 2 näidatud, on ränipõhiste optiliste lainejuhtide vorme palju. Need ulatuvad mikroskaala germaaniumiga legeeritud ränidioksiidist lainejuhtidest nanoskaala ränitraadist lainejuhtideni. Germaaniumi segamise teel on võimalik valmistadafotodetektoridja elektriline neelduminemodulaatoridja võimalik, et isegi optilisi võimendeid. Räni legeerimise teeloptiline modulaatorsaab valmistada. All vasakult paremale on: ränitraadist lainejuht, räninitriidlainejuht, ränioksünitriidlainejuht, paksu räniharjaga lainejuht, õhukese räninitriidlainejuht ja legeeritud ränilainejuht. Üleval vasakult paremale on ammendumismodulaatorid, germaaniumi fotodetektorid ja germaaniumi...optilised võimendid.
Joonis 2: Ränipõhise optilise lainejuhi seeria ristlõige, mis näitab tüüpilisi levimiskaod ja murdumisnäitajaid.
Postituse aeg: 15. juuli 2024