Sistema sa materyal nga photonic integrated circuit (PIC)

Sistema sa materyal nga photonic integrated circuit (PIC)

Ang Silicon Photonics usa ka disiplina nga naggamit ug planar nga mga istruktura nga gibase sa mga materyales nga silicon aron idirekta ang kahayag aron makab-ot ang lainlaing mga gimbuhaton. Dinhi among gipunting ang aplikasyon sa silicon photonics sa paghimo og mga transmitter ug receiver para sa fiber optic communications. Samtang nagkataas ang panginahanglan sa pagdugang og dugang nga transmission sa usa ka gihatag nga bandwidth, usa ka gihatag nga footprint, ug usa ka gihatag nga gasto, ang silicon photonics nahimong mas ekonomikanhon. Para sa optical nga bahin,teknolohiya sa photonic integrationkinahanglan gamiton, ug kadaghanan sa mga coherent transceiver karon gihimo gamit ang managlahing LiNbO3/planar light-wave circuit (PLC) modulators ug InP/PLC receivers.

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

Ang Figure 1 nagpakita sa pinakasikat nga mga 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 nagpunting sa silicon-based photonics. Sasilicon photonics, ang signal sa kahayag kasagaran mobiyahe sa silicon, nga adunay indirect band gap nga 1.12 electron volts (nga adunay wavelength nga 1.1 microns). Ang silicon gipatubo sa porma sa puro nga mga kristal sa mga hurno ug dayon giputol ngadto sa mga wafer, nga karon kasagaran 300 mm ang diametro. Ang nawong sa wafer gi-oxidize aron maporma ang usa ka silica layer. Usa sa mga wafer gibombahan og mga atomo sa hydrogen sa usa ka piho nga giladmon. Ang duha ka wafer dayon gi-fuse sa usa ka vacuum ug ang ilang mga oxide layer nagbugkos sa usag usa. Ang assembly mabuak subay sa linya sa pag-implant sa hydrogen ion. Ang silicon layer sa liki dayon gipasinaw, sa katapusan magbilin usa ka nipis nga layer sa crystalline Si sa ibabaw sa wala mabuak nga silicon "handle" wafer sa ibabaw sa silica layer. Ang mga waveguide giporma gikan niining nipis nga crystalline layer. Samtang kini nga mga silicon-based insulator (SOI) wafer naghimo sa low-loss silicon photonics waveguides nga posible, kini sa tinuud mas kasagarang gigamit sa mga low-power CMOS circuit tungod sa ubos nga leakage current nga ilang gihatag.

Daghang posibleng mga porma sa silicon-based optical waveguides, sama sa gipakita sa Figure 2. Kini gikan sa microscale germanium-doped silica waveguides ngadto sa nanoscale Silicon Wire waveguides. Pinaagi sa pagsagol sa germanium, posible nga makahimo ogmga photodetectorug pagsuhop sa kuryentemga modulator, ug posible gani ang mga optical amplifier. Pinaagi sa pag-doping sa silicon, usa kamodulator sa optikamahimo. Ang ubos gikan sa wala ngadto sa tuo mao ang: silicon wire waveguide, silicon nitride waveguide, silicon oxynitride waveguide, baga nga silicon ridge waveguide, nipis nga silicon nitride waveguide ug doped silicon waveguide. Sa ibabaw, gikan sa wala ngadto sa tuo, mao ang mga depletion modulator, germanium photodetectors, ug germaniummga optical amplifier.

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