Photonic integrated circuit (PIC) nga materyal nga sistema

Photonic integrated circuit (PIC) nga materyal nga sistema

Ang Silicon photonics usa ka disiplina nga naggamit sa mga planar nga istruktura nga gibase sa silicon nga mga materyales sa pagdirekta sa kahayag aron makab-ot ang lainlaing mga gimbuhaton. Nagtutok kami dinhi sa paggamit sa silicon photonics sa paghimo og mga transmitter ug receiver alang sa fiber optic nga komunikasyon. Ingon nga ang panginahanglan sa pagdugang sa dugang nga transmission sa usa ka gihatag nga bandwidth, usa ka gihatag nga footprint, ug usa ka gihatag nga gasto pagtaas, silicon photonics mahimong mas ekonomikanhon nga tingog. Alang sa optical nga bahin,teknolohiya sa paghiusa sa photonickinahanglan gamiton, ug kadaghanan sa mga coherent transceiver karon gitukod gamit ang bulag nga LiNbO3/planar light-wave circuit (PLC) modulators ug InP/PLC receiver.

Figure 1: Nagpakita sa kasagarang gigamit nga photonic integrated circuit (PIC) nga materyal nga mga sistema.

Gipakita sa Figure 1 ang labing popular nga sistema sa materyal nga PIC. Gikan sa wala ngadto sa tuo mao ang silicon-based silica PIC (nailhan usab nga PLC), silicon-based insulator PIC (silicon photonics), lithium niobate (LiNbO3), ug III-V group PIC, sama sa InP ug GaAs. Kini nga papel nagtutok sa silicon-based photonics. Sasilikon nga photonics, ang signal sa kahayag nag-una nga nagbiyahe sa silicon, nga adunay dili direkta nga gintang sa banda nga 1.12 electron volts (nga adunay wavelength nga 1.1 microns). Ang silikon gipatubo diha sa porma sa puro nga kristal diha sa mga hurno ug dayon giputol ngadto sa mga manipis, nga karon kasagaran 300 mm ang diyametro. Ang wafer nga nawong gi-oxidized aron mahimong usa ka silica layer. Ang usa sa mga wafer gibombahan ug mga atomo sa hydrogen sa usa ka giladmon. Ang duha ka mga wafer dayon gisagol sa usa ka vacuum ug ang ilang mga layer sa oxide magbugkos sa usag usa. Ang asembliya nabuak sa linya sa implantasyon sa hydrogen ion. Ang silicon layer sa liki unya gipasinaw, nga sa katapusan nagbilin usa ka nipis nga layer sa kristal nga Si sa ibabaw sa wala'y sulod nga silicon nga "handle" nga wafer sa ibabaw sa silica layer. Ang mga waveguides naporma gikan niining nipis nga kristal nga layer. Samtang kini nga mga wafer nga nakabase sa silicon nga insulator (SOI) naghimo nga posible nga mga waveguides nga low-loss nga silicon photonics, mas kasagarang gigamit kini sa mga low-power CMOS circuits tungod sa ubos nga leakage current nga ilang gihatag.

Adunay daghang posible nga mga porma sa optical waveguides nga nakabase sa silicon, sama sa gipakita sa Figure 2. Nagsangkap sila gikan sa microscale germanium-doped silica waveguides hangtod sa nanoscale Silicon Wire waveguides. Pinaagi sa pagsagol sa germanium, mahimo kinimga photodetectorug electrical pagsuyupmga modulator, ug posible bisan ang mga optical amplifier. Pinaagi sa doping silicon, anoptical modulatormahimong himoon. Ang ubos gikan sa wala ngadto sa tuo mao ang: silicon wire waveguide, silicon nitride waveguide, silicon oxynitride waveguide, baga nga silicon ridge waveguide, manipis nga silicon nitride waveguide ug doped silicon waveguide. Sa ibabaw, gikan sa wala ngadto sa tuo, mao ang depletion modulators, germanium photodetector, ug germaniumoptical amplifier.

Figure 2: Cross-section sa usa ka silicone-based optical waveguide series, nga nagpakita sa tipikal nga propagation losses ug refractive indices.