System ddeunydd cylched integredig ffotonig (PIC)

System ddeunydd cylched integredig ffotonig (PIC)

Mae silicon Photonics yn ddisgyblaeth sy'n defnyddio strwythurau planar yn seiliedig ar ddeunyddiau silicon i gyfeirio golau i gyflawni amrywiaeth o swyddogaethau. Rydym yn canolbwyntio yma ar gymhwyso ffotoneg silicon wrth greu trosglwyddyddion a derbynyddion ar gyfer cyfathrebu ffibr optig. Wrth i'r angen i ychwanegu mwy o drosglwyddiad ar led band penodol, ôl troed penodol, a chost benodol yn cynyddu, mae ffotoneg silicon yn dod yn fwy cadarn yn economaidd. Am y rhan optegol,Technoleg Integreiddio FfotonigRhaid eu defnyddio, ac mae'r mwyafrif o transceivers cydlynol heddiw yn cael eu hadeiladu gan ddefnyddio modwleiddwyr cylched tonnau golau LINBO3/ planar ar wahân (PLC) a derbynyddion INP/ PLC.

Ffigur 1: Yn dangos systemau deunydd cylched integredig ffotonig (PIC) a ddefnyddir yn gyffredin.

Mae Ffigur 1 yn dangos y systemau deunydd PIC mwyaf poblogaidd. O'r chwith i'r dde mae pic silica wedi'i seilio ar silicon (a elwir hefyd yn PLC), pic ynysydd wedi'i seilio ar silicon (silicon Photonics), lithiwm niobate (LINBO3), a PIC grŵp III-V, fel INP a GAAS. Mae'r papur hwn yn canolbwyntio ar ffotoneg wedi'i seilio ar silicon. YnFfotoneg Silicon, mae'r signal golau yn teithio'n bennaf mewn silicon, sydd â bwlch band anuniongyrchol o 1.12 folt electron (gyda thonfedd o 1.1 micron). Mae silicon yn cael ei dyfu ar ffurf crisialau pur mewn ffwrneisi ac yna'n cael ei dorri'n wafferi, sydd heddiw fel rheol yn 300 mm mewn diamedr. Mae wyneb y wafer yn cael ei ocsidio i ffurfio haen silica. Mae un o'r wafferi yn cael ei beledu ag atomau hydrogen i ddyfnder penodol. Yna mae'r ddau waffer yn cael eu hasio mewn gwagle ac mae eu haenau ocsid yn bondio â'i gilydd. Mae'r cynulliad yn torri ar hyd y llinell fewnblannu ïon hydrogen. Yna caiff yr haen silicon wrth y crac ei sgleinio, yn y pen draw gan adael haen denau o Si crisialog ar ben y wafer “handlen” silicon cyfan ar ben yr haen silica. Mae tonnau tonnau yn cael eu ffurfio o'r haen grisialog denau hon. Er bod y wafferi ynysydd hyn sy'n seiliedig ar silicon (SOI) yn gwneud tonnau ffotoneg silicon colled isel yn bosibl, fe'u defnyddir yn fwy cyffredin mewn cylchedau CMOS pŵer isel oherwydd y cerrynt gollyngiadau isel y maent yn ei ddarparu.

Mae yna lawer o fathau posib o donnau tonnau optegol sy'n seiliedig ar silicon, fel y dangosir yn Ffigur 2. Maent yn amrywio o donnau silica microscale germaniwm wedi'u dopio i donnau gwifren silicon nanoscale. Trwy gyfuno germaniwm, mae'n bosibl gwneudffotodetectorauac amsugno trydanolmodwleiddwyr, ac o bosibl chwyddseinyddion optegol hyd yn oed. Trwy ddopio silicon, anmodulator optegolgellir ei wneud. Y gwaelod o'r chwith i'r dde mae: tonnau tonnau gwifren silicon, tonnau tonnau nitride silicon, tonnau tonnau silicon oxynitride, tonnau tonnau crib silicon trwchus, tonnau tonnau nitrid silicon tenau a thonnau silicon wedi'i dopio. Ar y brig, o'r chwith i'r dde, mae modwleiddwyr disbyddu, ffotodetectorau germaniwm, a germaniwmchwyddseinyddion optegol.

Ffigur 2: Croestoriad cyfres tonnau optegol sy'n seiliedig ar silicon, sy'n dangos colledion lluosogi nodweddiadol a mynegeion plygiannol.