Материална система с фотонни интегрални схеми (PIC).
Силициевата фотоника е дисциплина, която използва планарни структури, базирани на силициеви материали, за насочване на светлината за постигане на различни функции. Тук се фокусираме върху приложението на силициева фотоника при създаването на предаватели и приемници за оптични комуникации. Тъй като необходимостта от добавяне на повече предаване при дадена честотна лента, даден отпечатък и дадена цена се увеличават, силициевата фотоника става по-икономична. За оптичната част,технология за фотонна интеграциятрябва да се използва и повечето кохерентни приемо-предаватели днес са изградени с помощта на отделни модулатори на LiNbO3/планарни светлинни вълни (PLC) и InP/PLC приемници.
Фигура 1: Показва често използвани системи от материали за фотонни интегрални схеми (PIC).
Фигура 1 показва най-популярните PIC материални системи. Отляво надясно са силициев диоксид PIC (известен също като PLC), силициев изолатор PIC (силициева фотоника), литиев ниобат (LiNbO3) и III-V група PIC, като InP и GaAs. Този документ се фокусира върху базираната на силиций фотоника. всилициева фотоника, светлинният сигнал се разпространява главно в силиций, който има индиректна забранена лента от 1,12 електронволта (с дължина на вълната от 1,1 микрона). Силицият се отглежда под формата на чисти кристали в пещи и след това се нарязва на пластини, които днес обикновено са с диаметър 300 mm. Повърхността на вафлата се окислява, за да образува слой силициев диоксид. Една от пластините е бомбардирана с водородни атоми до определена дълбочина. След това двете пластини се сливат във вакуум и техните оксидни слоеве се свързват един с друг. Сглобката се счупва по протежение на линията за имплантиране на водородни йони. Силициевият слой при пукнатината след това се полира, като в крайна сметка остава тънък слой от кристален Si върху непокътнатата пластина със силициева „дръжка“ върху слоя силициев диоксид. От този тънък кристален слой се образуват вълноводи. Докато тези базирани на силиций изолатори (SOI) правят възможни силициеви фотонни вълноводи с ниски загуби, те всъщност се използват по-често в CMOS схеми с ниска мощност поради ниския ток на утечка, който осигуряват.
Има много възможни форми на базирани на силиций оптични вълноводи, както е показано на Фигура 2. Те варират от микромащабни вълноводи, легирани с германий, до наномащабни вълноводи от силициева тел. Чрез смесване на германий е възможно да се направифотодетектории електрическа абсорбциямодулатори, и вероятно дори оптични усилватели. Чрез допиране на силиций, аноптичен модулаторможе да се направи. Долу отляво надясно са: вълновод от силициев проводник, вълновод от силициев нитрид, вълновод от силициев оксинитрид, вълновод от дебел силициев ръб, вълновод от тънък силициев нитрид и вълновод от легиран силиций. Най-отгоре, отляво надясно, са модулаторите на изчерпване, германиеви фотодетектори и германийоптични усилватели.
Фигура 2: Напречно сечение на серия оптични вълноводи на базата на силиций, показващо типични загуби при разпространение и индекси на пречупване.
Време на публикуване: 15 юли 2024 г