Eilimint ghníomhach fótóinice sileacain

Eilimint ghníomhach fótóinice sileacain

Tagraíonn comhpháirteanna gníomhacha fótóinice go sonrach d’idirghníomhaíochtaí dinimiciúla atá deartha d’aon ghnó idir solas agus ábhar. Is modúlóir optúil comhpháirt ghníomhach tipiciúil de fhótónaic. Gach comhábhar reatha atá bunaithe ar shiliceánmodúlóirí optúlabunaithe ar an éifeacht iompróra saor ó phlasma. Is féidir le hathrú líon na leictreon saor agus na bpoll in ábhar sileacain trí mhodhanna dópála, leictreacha nó optúla a chomhéifeacht athraonta casta 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, is cúis le poill cion níos mó de na hathruithe ar an gcomhéifeacht athraonta fíor agus samhailteach, is é sin, is féidir leo athrú céime níos mó a tháirgeadh le haghaidh athrú caillteanais ar leith, mar sin iModhnóirí Mach-Zehnderagus modúlóirí fáinne, is fearr de ghnáth poill a úsáid chun iad a dhéanamhmodúlóirí céime.

Na cineálacha éagsúlamodúlóir sileacain (Si)Taispeántar na cineálacha i bhFíor 10A. I modúlóir insteallta iompróra, bíonn solas suite i sileacan intreach laistigh de acomhal bioráin an-leathan, agus instealltar leictreoin agus poill. Mar sin féin, bíonn modúlóirí den sórt sin níos moille, de ghnáth le bandaleithead de 500 MHz, toisc go dtógann sé níos faide ar leictreoin shaora agus poill a athchuingriú tar éis insteallta. Dá bhrí sin, is minic a úsáidtear an struchtúr seo mar mhaolaitheoir optúil athraitheach (VOA) seachas mar mhodúlóir. I modúlóir ídithe iompróra, bíonn an chuid solais suite i acomhal pn caol, agus athraíonn réimse leictreach feidhmeach leithead ídithe an acomhail pn. Is féidir leis an modúlóir seo oibriú ag luasanna os cionn 50Gb/s, ach tá caillteanas ard iontrála cúlra aige. Is é 2 V-cm an vpil tipiciúil. Tá ciseal tanaí ocsaíde i modúlóir leathsheoltóra ocsaíd miotail (MOS) (i ndáiríre leathsheoltóir-ocsaíd-leathsheoltóra). Ceadaíonn sé roinnt carnadh iompróra chomh maith le hídiú iompróra, rud a cheadaíonn VπL níos lú de thart ar 0.2 V-cm, ach tá an míbhuntáiste aige go bhfuil caillteanais optúla níos airde agus toilleas níos airde in aghaidh an aonaid faid. Ina theannta sin, tá modhnóirí ionsúcháin leictreacha SiGe ann atá bunaithe ar ghluaiseacht imeall banda SiGe (cóimhiotal sileacain Ghearmáiniam). Ina theannta sin, tá modhnóirí graiféine ann a bhraitheann ar ghraiféin chun aistriú idir miotail ionsúiteacha agus inslitheoirí trédhearcacha. Léiríonn siad seo éagsúlacht na bhfeidhmeanna atá ag meicníochtaí éagsúla chun modhnú comhartha optúil ardluais, ísealchaillteanais a bhaint amach.

Fíor 10: (A) Léaráid tras-alt de dhearaí modúlóra optúla éagsúla bunaithe ar sileacan agus (B) léaráid tras-alt de dhearaí brathadóirí optúla.

Taispeántar roinnt brathadóirí solais bunaithe ar shiliceán i bhFíor 10B. Is é gearmáiniam (Ge) an t-ábhar ionsúiteach. Tá Ge in ann solas a ionsú ag tonnfhaid síos go dtí thart ar 1.6 micrón. Taispeántar ar chlé an struchtúr bioráin is rathúla ó thaobh tráchtála de inniu. Tá sé comhdhéanta de shiliceán dópáilte de chineál P ar a bhfásann Ge. Tá mí-oiriúnú laitíse 4% ag Ge agus Si, agus chun an dí-áitiú a íoslaghdú, fásann sraith tanaí de SiGe ar dtús mar shraith mhaolánach. Déantar dópáil de chineál N ar bharr shraith Ge. Taispeántar fótadhóid miotail-leathsheoltóra-mhiotail (MSM) sa lár, agus APD (Brathadóir Fóta-sneachta) ar dheis. Tá an réigiún maidhme sneachta in APD suite i Si, a bhfuil tréithe torainn níos ísle aige i gcomparáid leis an réigiún maidhme sneachta in ábhair eiliminteacha Grúpa III-V.

Faoi láthair, níl aon réitigh ann a bhfuil buntáistí soiléire leo maidir le gnóthachan optúil a chomhtháthú le fótóinic sileacain. Taispeánann Fíor 11 roinnt roghanna féideartha atá eagraithe de réir leibhéal an tionóil. Ar an taobh clé i bhfad tá comhtháthú monailiteach lena n-áirítear úsáid gearmáiniam (Ge) atá fásaithe go heipitacsach mar ábhar gnóthachain optúil, tonntreoraithe gloine atá dópáilte le heirbiam (Er) (amhail Al2O3, a éilíonn pumpáil optúil), agus poncanna candamacha arsanaíd ghailliam (GaAs) atá fásaithe go heipitacsach. Is é an chéad cholún eile tionól sceallóige go sceallóige, lena n-áirítear nascadh ocsaíde agus orgánach i réigiún gnóthachain an ghrúpa III-V. Is é an chéad cholún eile tionól sliseán-go-sceallóige, lena n-áirítear an tslis ghrúpa III-V a leabú i gcuas an sceallóige sileacain agus ansin struchtúr an treoraí tonnta a mheaisíniú. Is é buntáiste an chéad chur chuige trí cholún seo gur féidir an fheiste a thástáil go hiomlán feidhmiúil taobh istigh den sceallóg sula ngearrtar í. Is é an colún is faide ar dheis tionól sliseán-go-sceallóige, lena n-áirítear cúpláil dhíreach sliseanna sileacain le sceallóga grúpa III-V, chomh maith le cúpláil trí chúplálaithe lionsa agus grátála. Tá an treocht i dtreo feidhmchlár tráchtála ag bogadh ón taobh deas go dtí an taobh clé den chairt i dtreo réitigh níos comhtháite agus níos comhtháite.

Fíor 11: Conas a dhéantar gnóthachan optúil a chomhtháthú i bhfótónaic bunaithe ar shiliceán. De réir mar a bhogann tú ó chlé go deas, bogann an pointe ionchuir déantúsaíochta siar de réir a chéile sa phróiseas.