Sistèm materyèl sikwi entegre fotonik (PIC)

Sistèm materyèl sikwi entegre fotonik (PIC)

Fotonik Silisyòm se yon disiplin ki itilize estrikti planè ki baze sou materyèl Silisyòm pou dirije limyè pou reyalize yon varyete fonksyon. Nou konsantre isit la sou aplikasyon fotonik Silisyòm nan kreye transmetè ak reseptè pou kominikasyon fib optik. Kòm bezwen pou ajoute plis transmisyon nan yon bandwidth bay, yon anprint bay, ak yon pri bay ogmante, fotonik Silisyòm vin pi ekonomikman solid. Pou pati optik la,teknoloji entegrasyon fotonikyo dwe itilize, epi pifò transceiver koeran jodi a yo konstwi lè l sèvi avèk modilatè LiNbO3/ sikwi vag limyè planè (PLC) separe ak reseptè InP/PLC.

Figi 1: Montre sistèm materyèl sikwi entegre fotonik (PIC) ki pi souvan itilize yo.

Figi 1 montre sistèm materyèl PIC ki pi popilè yo. Soti de goch a dwat, gen PIC silica ki baze sou silikon (ke yo rele tou PLC), PIC izolan ki baze sou silikon (fotonik silikon), niobat ityòm (LiNbO3), ak PIC gwoup III-V, tankou InP ak GaAs. Atik sa a konsantre sou fotonik ki baze sou silikon. Nanfotonik silikon, siyal limyè a vwayaje sitou nan silikon, ki gen yon espas bann endirèk 1.12 elektwon vòlt (ak yon longèdonn 1.1 mikron). Silisyòm grandi sou fòm kristal pi nan founo epi answit koupe an waf, ki jodi a tipikman gen 300 mm an dyamèt. Sifas waf la okside pou fòme yon kouch silica. Youn nan waf yo bonbade ak atòm idwojèn nan yon sèten pwofondè. De waf yo Lè sa a, fizyone nan yon vakyòm epi kouch oksid yo kole youn ak lòt. Asanblaj la kase sou liy enplantasyon iyon idwojèn lan. Kouch silikon nan fant lan Lè sa a, poli, evantyèlman kite yon kouch mens Si cristalline sou tèt waf "manch" silikon entak la sou tèt kouch silica a. Gid ond yo fòme ak kouch cristalline mens sa a. Pandan ke waf izolan ki baze sou silikon (SOI) sa yo fè gid ond fotonik silikon ki gen ti pèt posib, yo aktyèlman pi souvan itilize nan sikui CMOS ki gen ti pouvwa akòz kouran flit ki ba yo bay la.

Gen anpil fòm gid ond optik ki baze sou silikon, jan yo montre nan Figi 2. Yo varye ant gid ond silica dopé ak jèmanyòm nan mikwoechèl rive nan gid ond fil silikon nanoechèl. Lè w melanje jèmanyòm, li posib pou fèfotodetektèak absòpsyon elektrikmodilatè, e petèt menm anplifikatè optik. Lè yo dope Silisyòm, yonmodilatè optikka fèt. Anba a soti goch a dwat se: gid vag fil silikon, gid vag nitrid silikon, gid vag oksinitrid silikon, gid vag krèt silikon epè, gid vag nitrid silikon mens ak gid vag silikon dope. Anlè, soti goch a dwat, se modilatè rediksyon, fotodetektè jèmanyòm, ak jèmanyòmanplifikatè optik.

Figi 2: Seksyon kwa yon seri gid ond optik ki baze sou silikon, ki montre pèt pwopagasyon tipik ak endis refraksyon.