Sistem materi sirkuit terpadu fotonik (PIC)
Fotonik silikon iku sawijining disiplin ilmu sing nggunakake struktur planar adhedhasar bahan silikon kanggo ngarahake cahya kanggo entuk macem-macem fungsi. Kita fokus ing kene babagan aplikasi fotonik silikon kanggo nggawe pemancar lan panrima kanggo komunikasi serat optik. Amarga kabutuhan kanggo nambah transmisi luwih akeh ing bandwidth tartamtu, jejak tartamtu, lan biaya tartamtu mundhak, fotonik silikon dadi luwih ekonomis. Kanggo bagean optik,teknologi integrasi fotonikkudu digunakake, lan umume transceiver koheren saiki digawe nggunakake modulator LiNbO3/sirkuit gelombang cahya planar (PLC) sing kapisah lan panrima InP/PLC.
Gambar 1: Nuduhake sistem materi sirkuit terpadu fotonik (PIC) sing umum digunakake.
Gambar 1 nuduhake sistem bahan PIC sing paling populer. Saka kiwa menyang tengen yaiku PIC silika berbasis silikon (uga dikenal minangka PLC), PIC insulator berbasis silikon (fotonik silikon), lithium niobate (LiNbO3), lan PIC gugus III-V, kayata InP lan GaAs. Makalah iki fokus ing fotonik berbasis silikon. Ingfotonik silikon, sinyal cahya utamane lelungan ing silikon, sing nduweni celah pita ora langsung 1,12 elektron volt (kanthi dawa gelombang 1,1 mikron). Silikon ditumbuhake ing wangun kristal murni ing tungku banjur dipotong dadi wafer, sing saiki biasane diametere 300 mm. Permukaan wafer dioksidasi kanggo mbentuk lapisan silika. Salah sawijining wafer dibombardir karo atom hidrogen nganti jerone tartamtu. Rong wafer kasebut banjur digabungake ing vakum lan lapisan oksidane kaiket siji lan sijine. Perakitan kasebut pecah ing sadawane garis implantasi ion hidrogen. Lapisan silikon ing retakan banjur dipoles, pungkasane ninggalake lapisan tipis Si kristal ing ndhuwur wafer "gagang" silikon sing utuh ing ndhuwur lapisan silika. Waveguides dibentuk saka lapisan kristal tipis iki. Nalika wafer insulator berbasis silikon (SOI) iki nggawe waveguides fotonik silikon kanthi kerugian rendah, sejatine luwih umum digunakake ing sirkuit CMOS daya rendah amarga arus bocor sing diwenehake.
Ana akeh kemungkinan wujud pandu gelombang optik berbasis silikon, kaya sing dituduhake ing Gambar 2. Iki wiwit saka pandu gelombang silika sing didoping germanium skala mikro nganti pandu gelombang Kawat Silikon skala nano. Kanthi nyampur germanium, bisa digawefotodetektorlan panyerepan listrikmodulator, lan bisa uga amplifier optik. Kanthi doping silikon,modulator optikbisa digawe. Sisih ngisor saka kiwa menyang tengen yaiku: pandu gelombang kawat silikon, pandu gelombang silikon nitrida, pandu gelombang silikon oksinitrida, pandu gelombang punggungan silikon kandel, pandu gelombang silikon nitrida tipis lan pandu gelombang silikon sing didoping. Ing sisih ndhuwur, saka kiwa menyang tengen, ana modulator penipisan, fotodetektor germanium, lan germaniumpenguat optik.
Gambar 2: Penampang seri pandu gelombang optik berbasis silikon, nuduhake kerugian propagasi khas lan indeks bias.
Wektu kiriman: 15 Juli 2024