Sistem bahan litar bersepadu fotonik (PIC)
Fotonik silikon ialah satu disiplin yang menggunakan struktur satah berdasarkan bahan silikon untuk mengarahkan cahaya bagi mencapai pelbagai fungsi. Kami memberi tumpuan di sini kepada aplikasi fotonik silikon dalam mencipta pemancar dan penerima untuk komunikasi gentian optik. Memandangkan keperluan untuk menambah lebih banyak penghantaran pada lebar jalur tertentu, jejak tertentu, dan kos tertentu meningkat, fotonik silikon menjadi lebih kukuh dari segi ekonomi. Bagi bahagian optik,teknologi integrasi fotonikmesti digunakan, dan kebanyakan transceiver koheren hari ini dibina menggunakan modulator litar gelombang cahaya (PLC) LiNbO3/plar yang berasingan dan penerima InP/PLC.
Rajah 1: Menunjukkan sistem bahan litar bersepadu fotonik (PIC) yang biasa digunakan.
Rajah 1 menunjukkan sistem bahan PIC yang paling popular. Dari kiri ke kanan ialah PIC silika berasaskan silikon (juga dikenali sebagai PLC), PIC penebat berasaskan silikon (fotonik silikon), litium niobate (LiNbO3), dan PIC kumpulan III-V, seperti InP dan GaAs. Kertas kerja ini memberi tumpuan kepada fotonik berasaskan silikon. Dalamfotonik silikon, isyarat cahaya terutamanya bergerak dalam silikon, yang mempunyai jurang jalur tidak langsung sebanyak 1.12 elektron volt (dengan panjang gelombang 1.1 mikron). Silikon ditumbuhkan dalam bentuk kristal tulen dalam relau dan kemudian dipotong menjadi wafer, yang pada masa kini biasanya berdiameter 300 mm. Permukaan wafer dioksidakan untuk membentuk lapisan silika. Salah satu wafer dihujani dengan atom hidrogen hingga kedalaman tertentu. Kedua-dua wafer kemudiannya dicantumkan dalam vakum dan lapisan oksidanya terikat antara satu sama lain. Perhimpunan tersebut pecah di sepanjang garis implantasi ion hidrogen. Lapisan silikon pada retakan kemudian digilap, akhirnya meninggalkan lapisan nipis Si kristal di atas wafer "pemegang" silikon yang utuh di atas lapisan silika. Pandu gelombang terbentuk daripada lapisan kristal nipis ini. Walaupun wafer penebat berasaskan silikon (SOI) ini membolehkan pandu gelombang fotonik silikon kehilangan rendah, ia sebenarnya lebih biasa digunakan dalam litar CMOS kuasa rendah kerana arus kebocoran rendah yang disediakannya.
Terdapat banyak kemungkinan bentuk pandu gelombang optik berasaskan silikon, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 2. Ia terdiri daripada pandu gelombang silika yang didop germanium skala mikro hingga pandu gelombang Wayar Silikon skala nano. Dengan mengadun germanium, adalah mungkin untuk membuatpengesan fotodan penyerapan elektrikmodulator, dan mungkin juga penguat optik. Dengan mendop silikon, satumodulator optikboleh dibuat. Bahagian bawah dari kiri ke kanan ialah: pandu gelombang dawai silikon, pandu gelombang silikon nitrida, pandu gelombang silikon oksinitrida, pandu gelombang rabung silikon tebal, pandu gelombang silikon nitrida nipis dan pandu gelombang silikon terdop. Di bahagian atas, dari kiri ke kanan, ialah modulator susutan, pengesan foto germanium dan germaniumpenguat optik.
Rajah 2: Keratan rentas siri pandu gelombang optik berasaskan silikon, menunjukkan kehilangan perambatan tipikal dan indeks biasan.
Masa siaran: 15 Julai 2024