Circuito integrato fotonico (PIC) Sistema di materiale
La fotonica del silicio è una disciplina che utilizza strutture planare basate su materiali di silicio per dirigere la luce per ottenere una varietà di funzioni. Ci concentriamo qui sull'applicazione della fotonica del silicio nella creazione di trasmettitori e ricevitori per le comunicazioni in fibra ottica. Poiché la necessità di aggiungere più trasmissione a una determinata larghezza di banda, una determinata impronta e un determinato costo aumenta, la fotonica del silicio diventa più economico. Per la parte ottica,Tecnologia di integrazione fotonicaDevono essere utilizzati e i ricetrasmettitori coerenti oggi sono costruiti utilizzando modulatori separati Linbo3/ Plana Light Wave Circuit (PLC) e ricevitori INP/ PLC.
Figura 1: mostra sistemi di materiali fotonici (PIC) del circuito fotonico comunemente usato.
La Figura 1 mostra i sistemi di materiali PIC più popolari. Da sinistra a destra ci sono PIC a base di silicio a base di silicio (noto anche come PLC), Isolatore a base di silicio PIC (Silicon Photonics), Litio Niobate (Linbo3) e III-V Pic, come INP e GAA. Questo documento si concentra sulla fotonica a base di silicio. InFotonica del silicio, il segnale luminoso viaggia principalmente in silicio, che ha uno spazio di banda indiretto di 1,12 volt di elettroni (con una lunghezza d'onda di 1,1 micron). Il silicio viene coltivato sotto forma di cristalli puri nei forni e quindi tagliato in wafer, che oggi hanno in genere 300 mm di diametro. La superficie del wafer viene ossidata per formare uno strato di silice. Uno dei wafer è bombardato da atomi di idrogeno a una certa profondità. I due wafer vengono quindi fusi nel vuoto e i loro strati di ossido si legano tra loro. L'assemblaggio si rompe lungo la linea di impianto di ioni idrogeno. Lo strato di silicio sulla fessura viene quindi lucidato, lasciando infine un sottile strato di Si cristallino sopra il wafer intatto di "manico" in silicio sopra lo strato di silice. Le guide d'onda sono formate da questo sottile strato cristallino. Mentre questi wafer isolatori a base di silicio (SOI) rendono possibili guide d'onda della fotonica in silicio a bassa perdita, sono in realtà più comunemente utilizzate nei circuiti CMOS a bassa potenza a causa della corrente di perdita bassa che forniscono.
Esistono molte possibili forme di guide d'onda ottiche a base di silicio, come mostrato nella Figura 2. Vanno da microscopi guide d'onda di silice drogate in germanio alle guide d'onda del filo di silicio in nanoscala. Mescolando il germanio, è possibile farePhotoDetectore assorbimento elettricomodulatori, e forse anche amplificatori ottici. Mediante silicio doping, unModulatore otticopuò essere fatto. Il fondo da sinistra a destra è: guida d'onda del filo di silicio, guida d'onda di nitruro di silicio, guida d'onda di ossinitruro di silicio, guida d'onda della cresta di silicio spessa, guida d'onda a nitruro di silicio sottile e guida d'onda al silicio drogato. Nella parte superiore, da sinistra a destra, ci sono modulatori di deplezione, fotodettori di germanio e germanioamplificatori ottici.
Figura 2: sezione trasversale di una serie di guide d'onda ottica a base di silicio, che mostra perdite di propagazione tipiche e indici di rifrazione.
Tempo post: lug-15-2024