Sistema de material de circuito integrado fotónico (PIC)
La fotónica de silicio es una disciplina que utiliza estructuras planas basadas en materiales de silicio para dirigir la luz y lograr una variedad de funciones. Aquí nos centramos en la aplicación de la fotónica de silicio en la creación de transmisores y receptores para comunicaciones de fibra óptica. A medida que aumenta la necesidad de agregar más transmisión en un ancho de banda determinado, una huella determinada y un costo determinado, la fotónica de silicio se vuelve más sólida desde el punto de vista económico. Para la parte óptica,tecnología de integración fotónicaSe debe utilizar, y la mayoría de los transceptores coherentes actuales se construyen utilizando moduladores de circuito de onda de luz (PLC)/LiNbO3 separados y receptores InP/PLC.
Figura 1: Muestra sistemas de materiales de circuitos integrados fotónicos (PIC) de uso común.
La Figura 1 muestra los sistemas de materiales PIC más populares. De izquierda a derecha están el PIC de sílice basado en silicio (también conocido como PLC), el PIC aislante basado en silicio (fotónica de silicio), el niobato de litio (LiNbO3) y el PIC del grupo III-V, como InP y GaAs. Este artículo se centra en la fotónica basada en silicio. Enfotónica de silicio, la señal luminosa viaja principalmente a través de silicio, que tiene una banda prohibida indirecta de 1,12 electronvoltios (con una longitud de onda de 1,1 micras). El silicio se cultiva en forma de cristales puros en hornos y luego se corta en obleas, que hoy suelen tener un diámetro de 300 mm. La superficie de la oblea se oxida para formar una capa de sílice. Una de las obleas es bombardeada con átomos de hidrógeno hasta cierta profundidad. A continuación, las dos obleas se fusionan al vacío y sus capas de óxido se unen entre sí. El conjunto se rompe a lo largo de la línea de implantación de iones de hidrógeno. Luego se pule la capa de silicio en la grieta, dejando finalmente una fina capa de Si cristalino encima de la oblea de silicio intacta sobre la capa de sílice. Las guías de ondas se forman a partir de esta fina capa cristalina. Si bien estas obleas aislantes basadas en silicio (SOI) hacen posibles guías de ondas fotónicas de silicio de baja pérdida, en realidad se usan más comúnmente en circuitos CMOS de baja potencia debido a la baja corriente de fuga que proporcionan.
Hay muchas formas posibles de guías de ondas ópticas basadas en silicio, como se muestra en la Figura 2. Van desde guías de ondas de sílice dopadas con germanio a microescala hasta guías de ondas de alambre de silicio a nanoescala. Mezclando germanio, es posible hacerfotodetectoresy absorción eléctricamoduladores, y posiblemente incluso amplificadores ópticos. Al dopar silicio, unmodulador ópticose puede hacer. La parte inferior, de izquierda a derecha, son: guía de ondas de alambre de silicio, guía de ondas de nitruro de silicio, guía de ondas de oxinitruro de silicio, guía de ondas de cresta de silicio gruesa, guía de ondas de nitruro de silicio delgada y guía de ondas de silicio dopado. En la parte superior, de izquierda a derecha, están los moduladores de agotamiento, los fotodetectores de germanio y los detectores de germanio.amplificadores ópticos.
Figura 2: Sección transversal de una serie de guías de ondas ópticas basadas en silicio, que muestra las pérdidas de propagación y los índices de refracción típicos.
Hora de publicación: 15-jul-2024