Sistema de material de circuito integrado fotónico (PIC)
Silicon Photonics es una disciplina que utiliza estructuras planas basadas en materiales de silicio para dirigir la luz para lograr una variedad de funciones. Nos centramos aquí en la aplicación de la fotónica de silicio en la creación de transmisores y receptores para comunicaciones de fibra óptica. A medida que la necesidad de agregar más transmisión a un ancho de banda dado, una huella dada y un costo dado aumenta, la fotónica de silicio se vuelve más económicamente sólida. Para la parte óptica,Tecnología de integración fotónicaDebe usarse, y la mayoría de los transceptores coherentes hoy en día se construyen utilizando moduladores de circuito de onda de luz liviano (PLC) (PLC) separado separados y receptores INP/ PLC.
Figura 1: muestra sistemas de material de circuito fotónico integrado (PIC) comúnmente utilizados.
La Figura 1 muestra los sistemas de material PIC más populares. De izquierda a derecha se encuentran PIC de sílice a base de silicio (también conocido como PLC), A aislante a aislante a base de silicio (Photonics de silicio), Niobato de litio (LinBO3) y III-V Group PIC, como INP y GAA. Este artículo se centra en la fotónica basada en silicio. EnFotónica de silicio, La señal de luz viaja principalmente en silicio, que tiene un espacio de banda indirecto de 1.12 voltios electrónicos (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 son típicamente de 300 mm de diámetro. La superficie de la oblea se oxida para formar una capa de sílice. Una de las obleas es bombardeada con átomos de hidrógeno a una cierta profundidad. Las dos obleas se fusionan en el vacío y sus capas de óxido se unen entre sí. El ensamblaje se rompe a lo largo de la línea de implantación de iones de hidrógeno. La capa de silicio en la grieta se pule, eventualmente dejando una capa delgada de Si cristalino en la parte superior de la oblea intacta de "manejo" de silicio en la parte superior de la capa de sílice. Las guías de onda se forman a partir de esta delgada capa cristalina. Si bien estos obleas aislantes basadas en silicio (SOI) hacen posibles guías de onda de fotónica 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 onda ópticas basadas en silicio, como se muestra en la Figura 2. Van desde guías de onda de sílice dopadas con germanio a microescala hasta guías de onda de alambre de silicio a nanoescala. Al combinar el germanio, es posible hacerfotodetectoresy absorción eléctricamoduladores, y posiblemente incluso amplificadores ópticos. Por dopaje de silicio, unmodulador ópticose puede hacer. La parte inferior de izquierda a derecha es: 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 gruesa, guía de onda delgada de nitruro de silicio y guía de onda de silicio dopada. En la parte superior, de izquierda a derecha, se encuentran moduladores de agotamiento, fotodetectores de germanio y germanioamplificadores ópticos.
Figura 2: Sección transversal de una serie de guía de ondas basadas en silicio, que muestra pérdidas típicas de propagación e índices de refracción.
Tiempo de publicación: julio-15-2024