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 diversas funciones. Nos centramos en la aplicación de la fotónica de silicio en la creación de transmisores y receptores para comunicaciones por fibra óptica. A medida que aumenta la necesidad de aumentar la transmisión con un ancho de banda, una huella y un coste determinados, la fotónica de silicio se vuelve más rentable. Para la parte óptica,tecnología de integración fotónicaSe deben utilizar, y la mayoría de los transceptores coherentes actuales se construyen utilizando moduladores de circuito de onda de luz planar (PLC) LiNbO3/ separados y receptores InP/PLC.
Figura 1: Muestra sistemas de materiales de circuitos integrados fotónicos (PIC) comúnmente utilizados.
La Figura 1 muestra los sistemas de materiales PIC más populares. De izquierda a derecha, se muestran los PIC de sílice basados en silicio (también conocidos como PLC), los PIC aislantes basados en silicio (fotónica de silicio), el niobato de litio (LiNbO₃) y los PIC de los grupos III-V, como el InP y el GaAs. Este artículo se centra en la fotónica basada en silicio.fotónica de silicioLa señal luminosa viaja principalmente en 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 en día suelen tener un diámetro de 300 mm. La superficie de la oblea se oxida para formar una capa de sílice. Una de las obleas se bombardea con átomos de hidrógeno hasta cierta profundidad. Luego, 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 sobre la oblea de silicio intacta "mango" 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 las 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.
Existen 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 dopada con germanio a microescala hasta guías de ondas de alambre de silicio a nanoescala. Mediante la mezcla de germanio, es posible fabricar...fotodetectoresy absorción eléctricamoduladores, y posiblemente incluso amplificadores ópticos. Al dopar silicio, unmodulador ópticoSe pueden fabricar. En la parte inferior, de izquierda a derecha, se muestran: guía de onda de alambre de silicio, guía de onda de nitruro de silicio, guía de onda de oxinitruro de silicio, guía de onda de cresta de silicio grueso, guía de onda de nitruro de silicio delgado y guía de onda de silicio dopado. En la parte superior, de izquierda a derecha, se encuentran moduladores de agotamiento, fotodetectores de germanio y germanio.amplificadores ópticos.
Figura 2: Sección transversal de una serie de guías de ondas ópticas basadas en silicio, que muestra pérdidas de propagación e índices de refracción típicos.
Hora de publicación: 15 de julio de 2024