Sistema de material de circuíto integrado fotónico (PIC)

Sistema de material de circuíto integrado fotónico (PIC)

Silicon Photonics é unha disciplina que usa estruturas planas baseadas en materiais de silicio para dirixir a luz para conseguir unha variedade de funcións. Centrámonos aquí na aplicación de fotónica de silicio na creación de transmisores e receptores para comunicacións de fibra óptica. Como a necesidade de engadir máis transmisión a un determinado ancho de banda, unha pegada dada e un determinado aumento de custos, Silicon Photonics faise máis sólido economicamente. Para a parte óptica,Tecnoloxía de integración fotónicaDebe usarse, e a maioría dos transceptores coherentes hoxe en día están construídos mediante moduladores de circuíto de onda lixeira (PLC) PLC (PLC) e receptores INP/ PLC.

Figura 1: mostra os sistemas materiais de circuíto integrado fotónico (PIC) de uso común.

A figura 1 mostra os sistemas de material PIC máis populares. De esquerda a dereita son PIC de sílice a base de silicio (tamén coñecido como PLC), pic illante a base de silicio (fotónica de silicio), niobato de litio (Linbo3) e III-V PIC do grupo, como INP e GaAs. Este artigo céntrase na fotónica a base de silicio. Enfotónica de silicio, o sinal de luz viaxa principalmente en silicio, que ten unha fenda de banda indirecta de 1,12 voltios de electróns (cunha lonxitude de onda de 1,1 micras). O silicio cultívase en forma de cristais puros en fornos e logo corta en obleas, que hoxe teñen normalmente 300 mm de diámetro. A superficie da oblea está oxidada para formar unha capa de sílice. Unha das obleas está bombardeada con átomos de hidróxeno ata unha certa profundidade. As dúas obleas fúndense nun baleiro e as súas capas de óxido enlace entre si. A montaxe rompe ao longo da liña de implantación de ións de hidróxeno. A capa de silicio na fisura é pulida, deixando finalmente unha fina capa de si cristalino encima da oblea "manexadora" intacta de silicio encima da capa de sílice. As guías de onda fórmanse a partir desta fina capa cristalina. Aínda que estas obleas illantes a base de silicio (SOI) fan posibles guías de onda fotónicas de silicio de pouca perda, en realidade úsanse máis comúnmente nos circuítos CMOS de baixa potencia debido á corrente de fuga baixa que proporcionan.

Hai moitas formas posibles de guías de onda ópticas a base de silicio, como se mostra na figura 2. Van desde guías de onda de sílice dopadas por xermanio a microescala ata guías de onda de fío de silicio a escala nano. Ao mesturar o xermanio, é posible facerfotodetectorese absorción eléctricaModuladorese posiblemente incluso amplificadores ópticos. Ao dopar o silicio, unModulador ópticopódese facer. O fondo de esquerda a dereita son: guía de onda de fío de silicio, guía de onda de nitruro de silicio, guía de onda de oxinitruro de silicio, guía de onda de cresta de silicio groso, guía de onda de nitruro de silicio fino e guida de onda dopada de silicio. Na parte superior, de esquerda a dereita, hai moduladores de esgotamento, fotodetectores de xermanio e xermanioamplificadores ópticos.

Figura 2: Sección transversal dunha serie de guías de onda óptica baseada en silicio, que mostra perdas típicas de propagación e índices de refracción.