Sistema di materiale di circuitu integratu fotonicu (PIC)
A fotonica di siliciu hè una disciplina chì usa strutture planari basate nantu à materiali di siliciu per dirige a luce per ottene una varietà di funzioni. Ci concentremu quì nantu à l'applicazione di a fotonica di siliciu in a creazione di trasmettitori è ricevitori per e cumunicazioni in fibra ottica. Cù l'aumentu di a necessità di aghjunghje più trasmissione à una data larghezza di banda, una data impronta è un datu costu, a fotonica di siliciu diventa più ecunomicamente solida. Per a parte ottica,tecnulugia d'integrazione fotonicadeve esse adupratu, è a maiò parte di i transceiver coerenti oghje sò custruiti aduprendu modulatori di circuiti d'onda luminosa planare (PLC) LiNbO3/ separati è ricevitori InP/PLC.
Figura 1: Mostra i sistemi di materiali di circuiti integrati fotonici (PIC) cumunimenti usati.
A figura 1 mostra i sistemi di materiali PIC i più populari. Da manca à diritta ci sò PIC di silice à basa di siliciu (cunnisciutu ancu cum'è PLC), PIC isolante à basa di siliciu (fotonica di siliciu), niobatu di litiu (LiNbO3), è PIC di gruppu III-V, cum'è InP è GaAs. Questu articulu si cuncentra nantu à a fotonica à basa di siliciu. Infotonica di siliciu, u signale luminosu viaghja principalmente in siliciu, chì hà una banda lacunare indiretta di 1,12 elettroni volt (cù una lunghezza d'onda di 1,1 micron). U siliciu hè cultivatu in forma di cristalli puri in forni è poi tagliatu in wafer, chì oghje sò tipicamente 300 mm di diametru. A superficia di u wafer hè ossidata per furmà un stratu di silice. Unu di i wafer hè bombardatu cù atomi d'idrogenu à una certa prufundità. I dui wafer sò poi fusi in un vacuum è i so strati d'ossidu si leganu trà di elli. L'assemblea si rompe longu a linea d'impiantu di ioni d'idrogenu. U stratu di siliciu à a crepa hè poi lucidatu, lascendu infine un stratu finu di Si cristallinu sopra u wafer "maniglia" di siliciu intattu sopra u stratu di silice. E guide d'onda sò furmate da questu stratu finu cristallinu. Mentre chì questi wafer isolanti (SOI) à basa di siliciu rendenu pussibuli guide d'onda fotoniche di siliciu à bassa perdita, sò in realtà più cumunimenti aduprati in circuiti CMOS à bassa putenza per via di a bassa corrente di dispersione chì furniscenu.
Ci sò parechje forme pussibuli di guide d'onda ottiche à basa di siliciu, cum'è mostratu in a Figura 2. Varienu da guide d'onda di silice drogate cù germaniu à microscala à guide d'onda in filu di siliciu à nanoscala. Mischjendu u germaniu, hè pussibule fàfotodetettoriè l'assorbimentu elettricumodulatori, è forse ancu amplificatori ottici. Dopendu u siliciu, unmodulatore otticupò esse fattu. In fondu da manca à diritta sò: guida d'onda à filu di siliciu, guida d'onda à nitruru di siliciu, guida d'onda à ossinitruru di siliciu, guida d'onda à cresta di siliciu spessa, guida d'onda à nitruru di siliciu fina è guida d'onda à siliciu drogatu. In cima, da manca à diritta, ci sò modulatori di deplezione, fotodetector di germaniu è germaniuamplificatori ottici.
Figura 2: Sezione trasversale di una serie di guide d'onda ottiche à basa di siliciu, chì mostra e perdite di propagazione tipiche è l'indici di rifrazione.
Data di publicazione: 15 di lugliu di u 2024