Silicon Photonics Eilimint Gníomhach

Silicon Photonics Eilimint Gníomhach

Fótóinics Tagraíonn comhpháirteanna gníomhacha go sonrach do idirghníomhaíochtaí dinimiciúla atá deartha go hintinneach idir solas agus ábhar. Is é atá i ngnáthchuid gníomhach de fhótóinic ná modhnóir optúil. Gach sileacain reatha bunaithe ar sileacain reathamodhnaitheoirí optúlabunaithe ar an éifeacht iompróra saor ó phlasma. Is féidir le hathrú líon na leictreon agus poill saor in aisce in ábhar sileacain trí mhodhanna dópála, leictreacha nó optúla a innéacs casta athraonta a athrú, próiseas a thaispeántar i gcothromóidí (1,2) a fhaightear trí shonraí ó Soref agus Bennett a fheistiú ag tonnfhad 1550 nanaiméadar. I gcomparáid le leictreoin, bíonn poill ina gcúis le cuid níos mó de na hathruithe innéacs athraonta fíor agus samhailteach, is é sin, is féidir leo athrú céim níos mó a tháirgeadh le haghaidh athrú caillteanais ar leith, mar sin iModúlóirí Mach-Zehnderagus modhnaitheoirí fáinne, is iondúil gur fearr poill a úsáid le déanamhmodhnaitheoirí céime.

Na héagsúlachtaModulator Silicon (Si)Léirítear cineálacha i bhFíor 10a. I modhnóir insteallta iompróra, tá solas suite i sileacain intreach laistigh de acomhal bioráin an -leathan, agus instealladh leictreoin agus poill. Mar sin féin, tá na modhnaitheoirí sin níos moille, go hiondúil le bandaleithead de 500 MHz, mar go dtógann leictreoin agus poill saor in aisce níos faide le hath -chomhdhlúthú tar éis an insteallta. Dá bhrí sin, is minic a úsáidtear an struchtúr seo mar attenuator optúil athraitheach (VOA) seachas mar mhodhnóir. I modhnóir ídithe iompróra, tá an chuid solais suite i acomhal caol PN, agus athraítear leithead ídithe an acomhal PN le réimse leictreach feidhmithe. Is féidir leis an modhnóir seo oibriú ar luasanna os cionn 50GB/s, ach tá caillteanas ardchuir ann. Is é 2 V-CM an VPIL tipiciúil. Tá ciseal ocsaíd tanaí i modulator leathsheoltóra ocsaíd miotail (MOS) (i ndáiríre leathsheoltóra-ocsaíd-semiconductor i ndáiríre) i acomhal PN. Ceadaíonn sé roinnt carnadh iompróra chomh maith le hídiú iompróra, ag ligean do Vπl níos lú de thart ar 0.2 V-CM, ach tá míbhuntáiste ann maidir le caillteanais optúla níos airde agus toilleas níos airde in aghaidh an aonaid. Ina theannta sin, tá modhnaitheoirí ionsúcháin leictreacha SIGE bunaithe ar ghluaiseacht banda SIGE (Silicon Germanium Alloy). Ina theannta sin, tá modhnóirí graphene ann a bhíonn ag brath ar ghraifín chun athrú idir miotail ionsúite agus inslitheoirí trédhearcacha. Léiríonn siad seo éagsúlacht na n-iarratas ar mheicníochtaí difriúla chun modhnú comhartha optúil ardluais, íseal-chaillteanais a bhaint amach.

Figiúr 10: (a) Léaráid thrasghearrthach de dhearaí modhnaithe optúla sileacain-bhunaithe agus (b) léaráid thrasghearrtha de dhearaí brathadóra optúla.

Léirítear roinnt brathadóirí solais atá bunaithe ar sileacain i bhFíor 10b. Is é an t -ábhar ionsúite ná Gearmáiniam (GE). Tá GE in ann solas a ionsú ag tonnfhaid síos go dtí thart ar 1.6 miocrón. Ar an taobh clé tá an struchtúr bioráin is rathúla ar bhonn tráchtála inniu. Tá sé comhdhéanta de sileacain dópáilte P-de chineál ar a bhfásann GE. Tá neamhréir laitíse 4% ag GE agus Si, agus chun an dí -ocsaídiú a íoslaghdú, déantar ciseal tanaí de SIGE a fhás ar dtús mar chiseal maolánach. Déantar dópáil N-Type ar bharr ciseal GE. Taispeántar fóta-mhiotal-miotal-miotal-miotail (MSM) i lár, agus APD (Photodetector Avalanche) ar dheis. Tá réigiún Avalanche in APD suite i Si, a bhfuil tréithe torainn níos ísle aige i gcomparáid le réigiún Avalanche in ábhair eiliminteacha Ghrúpa III-V.

Faoi láthair, níl aon réitigh ann a bhfuil buntáistí soiléire acu maidir le gnóthachan optúil a chomhtháthú le fótóinic sileacain. Taispeánann Figiúr 11 roinnt roghanna féideartha a eagraíonn leibhéal an tionóil. Ar an taobh clé tá comhtháthú monolithic lena n-áirítear úsáid na Gearmáine (GE) a fhástar go heipiciúil mar ábhar gnóthachain optúil, tonnchruthanna gloine erbium-doped (ER) (mar shampla Al2O3, a éilíonn caidéalú optúil), agus a fhástar go eipiciúil arsenide (GaAs) poncanna cainníochta. Is é an chéad cholún eile sliseog chun cóimeáil a shliocht, lena mbaineann nascadh ocsaíd agus orgánach i réigiún gnóthachain an ghrúpa III-V. Is é an chéad cholún eile cóimeáil sliseanna-go-wafer, a bhaineann le sliseanna an ghrúpa III-V a leabú isteach i gcuas an tsleachta sileacain agus ansin an struchtúr tonnchrutha a mheaitseáil. Is é an buntáiste a bhaineann leis an gcéad trí chur chuige colúin seo ná gur féidir an gléas a thástáil go hiomlán laistigh den sliseog sula ndéantar é a ghearradh. Is é an colún is ceart cóimeáil sliseanna-le-chip, lena n-áirítear cúpláil dhíreach sliseanna sileacain go sceallóga grúpa III-V, chomh maith le cúpláil trí lionsa agus cúplálaithe grátála. Tá an treocht i leith feidhmchlár tráchtála ag bogadh ón gceart go dtí an taobh clé den chairt i dtreo réitigh níos comhtháite agus níos comhtháite.

Fíor 11: Conas a dhéantar gnóthachan optúil a chomhtháthú le fótóinic sileacain-bhunaithe. De réir mar a bhogann tú ó chlé go deas, bogann an pointe déantúsaíochta isteach sa phróiseas de réir a chéile.