Sistema ta' materjal taċ-ċirkwit integrat fotoniku (PIC)
Il-fotonika tas-silikon hija dixxiplina li tuża strutturi planari bbażati fuq materjali tas-silikon biex tidderieġi d-dawl biex tikseb varjetà ta' funzjonijiet. Hawnhekk niffokaw fuq l-applikazzjoni tal-fotonika tas-silikon fil-ħolqien ta' trasmettituri u riċevituri għal komunikazzjonijiet bil-fibra ottika. Hekk kif tiżdied il-ħtieġa li tiżdied trasmissjoni f'bandwidth partikolari, footprint partikolari, u spiża partikolari, il-fotonika tas-silikon issir aktar ekonomikament soda. Għall-parti ottika,teknoloġija ta' integrazzjoni fotonikairidu jintużaw, u l-biċċa l-kbira tat-transceivers koerenti llum huma mibnija bl-użu ta' modulaturi separati ta' LiNbO3/ċirkwit tal-mewġ tad-dawl planari (PLC) u riċevituri InP/PLC.
Figura 1: Turi sistemi ta' materjali ta' ċirkwit integrat fotoniku (PIC) li jintużaw b'mod komuni.
Figura 1 turi l-aktar sistemi ta' materjali PIC popolari. Mix-xellug għal-lemin hemm silika PIC ibbażata fuq is-silikon (magħrufa wkoll bħala PLC), iżolatur PIC ibbażat fuq is-silikon (fotonika tas-silikon), niobat tal-litju (LiNbO3), u PIC tal-grupp III-V, bħal InP u GaAs. Dan id-dokument jiffoka fuq fotonika bbażata fuq is-silikon. Fifotonika tas-silikon, is-sinjal tad-dawl jivvjaġġa prinċipalment fis-silikon, li għandu band gap indirett ta' 1.12 electron volts (b'wavelength ta' 1.1 mikron). Is-silikon jitkabbar fil-forma ta' kristalli puri fil-fran u mbagħad jinqata' f'wejfers, li llum huma tipikament ta' 300 mm fid-dijametru. Il-wiċċ tal-wejfer jiġi ossidizzat biex jifforma saff tas-silika. Wieħed mill-wejfers jiġi bbumbardjat b'atomi tal-idroġenu sa ċertu fond. Iż-żewġ wejfers imbagħad jiġu mdewba f'vakwu u s-saffi tal-ossidu tagħhom jintrabtu ma' xulxin. L-assemblaġġ jinkiser tul il-linja tal-impjantazzjoni tal-jone tal-idroġenu. Is-saff tas-silikon fix-xquq imbagħad jiġi llustrat, u eventwalment iħalli saff irqiq ta' Si kristallin fuq il-wejfer tal-"manku" tas-silikon intatt fuq is-saff tas-silika. Il-waveguides huma ffurmati minn dan is-saff kristallin irqiq. Filwaqt li dawn il-wejfers tal-iżolatur ibbażati fuq is-silikon (SOI) jagħmlu possibbli waveguides fotoniċi tas-silikon b'telf baxx, fil-fatt jintużaw aktar komunement f'ċirkwiti CMOS b'enerġija baxxa minħabba l-kurrent baxx ta' tnixxija li jipprovdu.
Hemm ħafna forom possibbli ta' waveguides ottiċi bbażati fuq is-silikon, kif muri fil-Figura 2. Dawn ivarjaw minn waveguides tas-silika ddoppjati bil-ġermanju fuq skala mikro għal waveguides tal-Wajer tas-Silikon fuq skala nano. Bit-taħlit tal-ġermanju, huwa possibbli li tagħmelfotodetetturiu l-assorbiment elettrikumodulaturi, u possibbilment anke amplifikaturi ottiċi. Billi jiġi dopat is-silikon,modulatur ottikujistgħu jsiru. Il-qiegħ mix-xellug għal-lemin huma: waveguide tal-wajer tas-silikon, waveguide tan-nitrid tas-silikon, waveguide tal-ossinitrid tas-silikon, waveguide tal-linja tas-silikon ħoxna, waveguide tan-nitrid tas-silikon irqiq u waveguide tas-silikon iddopat. Fil-parti ta’ fuq, mix-xellug għal-lemin, hemm modulaturi tat-tnaqqis, fotoditekters tal-ġermanju, u ġermanjuamplifikaturi ottiċi.
Figura 2: Sezzjoni trasversali ta' serje ta' gwidi tal-mewġ ottiċi bbażati fuq is-silikon, li turi telf tipiku ta' propagazzjoni u indiċi ta' rifrazzjoni.
Ħin tal-posta: 15 ta' Lulju 2024