Sistema de material de circuit integrat fotònic (PIC)

Sistema de material de circuit integrat fotònic (PIC)

Silicon Photonics és una disciplina que utilitza estructures planes basades en materials de silici per dirigir la llum per aconseguir diverses funcions. Ens centrem aquí en l’aplicació de Silicon Photonics en la creació de transmissors i receptors per a comunicacions de fibra òptica. A mesura que la necessitat d’afegir més transmissió a l’ample de banda determinat, una petjada determinada i un cost determinat augmenta, la fotònica de silici es fa més sòlid. Per a la part òptica,tecnologia d’integració fotònicaS'ha d'utilitzar, i la majoria dels transceors coherents es construeixen amb moduladors separats de circuit de linbo3/ plana d'ona de llum (PLC) i receptors INP/ PLC.

Figura 1: mostra sistemes de material de circuit integrat fotònic (PIC) d'ús comú.

La figura 1 mostra els sistemes de material PIC més populars. D’esquerra a dreta són PIC de sílice a base de silici (també coneguda com PLC), PIC aïllant basat en silici (Photonics de silici), niobat de liti (Linbo3) i III-V Group PIC, com INP i GaAs. Aquest treball se centra en la fotònica basada en silici. Dins dePhotonics de silici, El senyal de llum viatja principalment en silici, que té un buit de banda indirecta de 1,12 volts d’electrons (amb una longitud d’ona d’1,1 micres). El silici es cultiva en forma de cristalls purs en forns i es talla a les hòsties, que avui solen tenir 300 mm de diàmetre. La superfície de les hòsties s’oxida per formar una capa de sílice. Una de les hòsties està bombardejada amb àtoms d’hidrogen a una certa profunditat. Les dues hòsties es fusionen al buit i les seves capes d'òxid s'enllacen entre elles. El muntatge es trenca al llarg de la línia d’implantació d’ions d’hidrogen. A continuació, la capa de silici de la fissura es poleix, deixant finalment una fina capa de Si cristal·lina a la part superior de la hòstia de "mànec" de silici intacta a la part superior de la capa de sílice. Les guies d'ona es formen a partir d'aquesta fina capa cristal·lina. Si bé aquestes hòsties aïllants basades en silici (SOI) fan possibles guies d’ona de fotònics de silici de baixes pèrdues, en realitat s’utilitzen amb més freqüència en circuits CMOs de baixa potència a causa del baix corrent de fuites que proporcionen.

Hi ha moltes formes possibles de guies d'ona òptiques basades en silici, com es mostra a la figura 2. Van des de guies d'ona de sílice dopades per germani a micròdicament fins a guies d'ona de silici a nanoescala. Combinant el germani, és possible fer -hofotodetectorsi l’absorció elèctricamoduladors, i possiblement fins i tot amplificadors òptics. Per silici dopant, unModulador òptices pot fer. La part inferior d’esquerra a dreta és: guia d’ona del fil de silici, guia d’ona de nitrur de silici, guia d’ona d’oxinitrur de silici, gruixuda guia d’ona de silici, guia d’ona de nitrur de silici prim i guia d’ona de silici dopat. A la part superior, d’esquerra a dreta, hi ha moduladors d’esgotament, fotodetectors de germani i germaniamplificadors òptics.

Figura 2: Secció transversal d’una sèrie de guies d’ona òptica basada en silici, que mostren pèrdues de propagació típiques i índexs de refracció.