Unsur Fotonics Aktif Silikon

Unsur Fotonics Aktif Silikon

Komponen aktif fotoncal nuduhake khusus interaksi dinamis sing dirancang ing antarane cahya lan masalah. Komponen fotonics sing khas yaiku modulator optik. Kabeh basis silikon saikiModulator optikadhedhasar efek operator gratis plasma. Ngganti nomer elektron gratis lan bolongan ing bahan silikon kanthi metode listrik utawa optik bisa ngganti indeks refleksi sing kompleks, sing ditampilake kanthi komplek (1,2) dipikolehi kanthi gelombang 1550 nanometer. Dibandhingake karo elektron, bolongan nyebabake proporsi indeks refresasi sing luwih gedhe lan imajinasi diganti, yaiku, bisa ngasilake owah-owahan fase sing luwih gedhe kanggo owah-owahan kerugian, mula ana ingModulator Mac-Zehnerlan modulator cincin, biasane milih bolongan kanggo nggaweModulator Fase.

Macem-macemModulator Silicon (SI)Jinis ditampilake ing Gambar 10A. Ing modulator injeksi operator, Cahya ana ing silikon intrinsik ing seksi pin sing amba, lan elektron lan bolongan disuntik. Nanging, modulator kasebut luwih alon, biasane karo bandwidth saka 500 MHz, amarga elektron gratis lan bolongan sing luwih suwe kanggo injeksi. Mula, struktur iki asring digunakake minangka attenuator optik sing beda-beda (voa) tinimbang modulator. Ing Modulator operasional operator, bagian cahya dumunung ing pn jimpangan sing sempit, lan ambane pengurangan pn Junction diganti dening lapangan listrik sing wis ditrapake. Modulator iki bisa digunakake ing kecepatan luwih saka 50GB / s, nanging duwe kerugian sisipan latar mburi sing dhuwur. VPIL khas yaiku 2 V-cm. Semikonduktor logam logam (mos) (bener-bener semujudator semikonduktor-oxide-semikonduktor) ngemot lapisan oksida ing pn. Ngidini sawetara akumulasi operator uga pengurangan operator, saéngga vombol cilik udakara 0.2 v-cm, nanging ora ana kerugian optik sing luwih dhuwur lan kapasitas sing luwih dhuwur saben unit dawa. Kajaba iku, ana Modulator Penyerapan Elektrik Sige adhedhasar Sige (Silicon Germanium Aloi) Gerakan Edge. Kajaba iku, ana modulator graphene sing gumantung ing graphene kanggo ngalih ing antarane penyerapan logam lan insulator transparan. Iki nuduhake macem-macem aplikasi saka mekanisme beda kanggo nggayuh modulasi sinyal optik optik sing dhuwur.

Gambar 10: (a) diagram bagean bagean saka macem-macem desain modulator berbasis silicon lan diagram salib saka desainel optik.

Sawetara detektor cahya berbasis silikon ditampilake ing Gambar 10b. Bahan panyerepan yaiku germanium (ge). Ge bisa nyerep cahya ing gelombang gelombang mudhun sekitar 1,6 mikro. Ditampilake ing sisih kiwa yaiku struktur pin sing sukses ing komersial saiki. Iki dumadi saka p-jinis silikon sing ana ing endi sing dadi thukul. Ge lan SI duwe polisat kisi 4%, lan supaya bisa nyilikake dislokasi kasebut, lapisan tipis Sige pisanan ditanam minangka lapisan buffer. Doping Tipe ditindakake ing sisih ndhuwur lapisan Ge. Photodiode logam-semikonduk-logam (MSM) ditampilake ing tengah, lan apd (PhotoDetector Avalanche) ditampilake ing sisih tengen. Wilayah Avalanche ing Apd dumunung ing SI, sing duwe ciri swara sing luwih murah dibandhingake karo bahan Avalanche ing Bahan Element III-V ing Bahan Element III-V.

Saiki, ora ana solusi kanthi kaluwihan sing jelas kanggo nggabungake bathi optik kanthi fotonik silikon. Gambar 11 nuduhake sawetara pilihan sing bisa diatur kanthi level patemon. Ing sisih kiwa kiwa yaiku integrasi monolitikik sing kalebu panggunaan epitarixial thathium thathium (ge) minangka gelombang gelas optik, sing mbutuhake pumping kaca optik), sing mbutuhake titik kuantum Gallium (Galium). Kolom sabanjure yaiku wafer kanggo Majelis Waffer, nglibatake oksida lan ikatan organik ing wilayah Gupung III-V. Kolom sabanjure yaiku Majelis Chip-Weal, sing kalebu chip grup III-v menyang rongga wafer silikon lan banjur nggawe struktur gelombang. Kauntungan saka telung kolom kolom iki yaiku piranti kasebut bisa diuji kanthi lengkap sadurunge nglereni. Penduduk sing paling apik yaiku chip-kanggo-chip Déwan, kalebu kopling langsung saka chip Silicon menyang Kripik klompok III-v, uga coupling liwat lensa lan komersial grating. Tren menyang aplikasi komersial pindhah saka sisih tengen menyang sisih kiwa ing grafik menyang solusi sing luwih terintegrasi lan terpadu.

Gambar 11: Kepiye bathi optik terintegrasi dadi fotonik adhedhasar silicon. Nalika sampeyan pindhah saka kiwa menyang tengen, titik sisipan manufaktur kanthi bertahap bisa mundur ing proses kasebut.