Sistema de Material de Circuito Integrado Fotônico (PIC)
A Silicon Photonics é uma disciplina que usa estruturas planas com base em materiais de silício para direcionar a luz para alcançar uma variedade de funções. Nós nos concentramos aqui na aplicação da Silicon Photonics na criação de transmissores e receptores para comunicações de fibra óptica. Como a necessidade de adicionar mais transmissão em uma determinada largura de banda, uma determinada pegada e um determinado custo aumenta, a Silicon Photonics se torna mais economicamente sólida. Para a parte óptica,Tecnologia de integração fotônicaDeve ser usado e a maioria dos transceptores coerentes hoje é construída usando moduladores separados de Linbo3/ Planar Light-Wave Circuit (PLC) e receptores INP/ PLC.
Figura 1: mostra sistemas de material de circuito fotônico integrado (PIC) comumente usado.
A Figura 1 mostra os sistemas de materiais PIC mais populares. Da esquerda para a direita são a Sílica PIC à base de silício (também conhecida como PLC), PIC de isolador à base de silício (Silicon Photonics), niobato de lítio (Linbo3) e PIC do grupo III-V, como INP e GAAs. Este artigo se concentra na fotônica à base de silício. EmSilicon Photonics, o sinal de luz viaja principalmente em silício, que possui um espaço de banda indireto de 1,12 volts de elétrons (com um comprimento de onda de 1,1 mícrons). O silício é cultivado na forma de cristais puros em fornos e depois cortada em bolachas, que hoje têm tipicamente 300 mm de diâmetro. A superfície da wafer é oxidada para formar uma camada de sílica. Uma das bolachas é bombardeada com átomos de hidrogênio a uma certa profundidade. As duas bolachas são então fundidas no vácuo e suas camadas de óxido se ligam. A montagem quebra ao longo da linha de implantação de íons de hidrogênio. A camada de silício na rachadura é então polida, deixando uma fina camada de Si cristalino em cima da bolacha intacta do silício "manuseio" na parte superior da camada de sílica. Os guias de ondas são formados a partir desta fina camada cristalina. Embora essas bolachas isolantes à base de silício (SOI) possibilitem os guias de onda fotônicos de silício de baixa perda, eles são realmente mais comumente usados em circuitos CMOS de baixa potência devido à corrente de baixo vazamento que eles fornecem.
Existem muitas formas possíveis de guias de ondas ópticos à base de silício, como mostrado na Figura 2. Eles variam de guias de onda de sílica dopados em microescala a guias de onda de arame de silício em nanoescala. Ao misturar germânio, é possível fazerfotodetectorese absorção elétricaModuladorese possivelmente até amplificadores ópticos. Doping de silício, ummodulador ópticopode ser feito. A parte inferior da esquerda para a direita é: guia de onda de arame de silício, guia de onda de nitreto de silício, guia de onda de oxinitreto de silício, guia de onda de cume de silício espesso, guia de onda de nitreto de silício fino e guia de onda de silício dopado. No topo, da esquerda para a direita, estão moduladores de depleção, fotodetectores de germânio e germânioamplificadores ópticos.
Figura 2: Seção transversal de uma série de guia de ondas óptica baseada em silício, mostrando perdas típicas de propagação e índices de refração.
Hora de postagem: Jul-15-2024