Siostam stuthan cuairteachaidh amalaichte fotonach (PIC)
’S e cuspair a th’ ann am fotonaigs sileacon a bhios a’ cleachdadh structaran rèidh stèidhichte air stuthan sileacon gus solas a stiùireadh gus measgachadh de dhleastanasan a choileanadh. Tha sinn a’ cur fòcas an seo air cleachdadh fotonaigs sileacon ann a bhith a’ cruthachadh luchd-sgaoilidh is luchd-glacaidh airson conaltradh snàithleach optaigeach. Mar a bhios an fheum air barrachd tar-chuir a chur ris aig leud-bann sònraichte, lorg-coise sònraichte, agus cosgais sònraichte ag àrdachadh, bidh fotonaigs sileacon nas socraiche a thaobh eaconamaidh. A thaobh a’ phàirt optaigeach,teicneòlas amalachaidh fotonachfeumar a chleachdadh, agus tha a’ mhòr-chuid de luchd-tar-chuir co-leanailteach an-diugh air an togail le bhith a’ cleachdadh moduladairean cuairt tonn-solais planar (PLC) LiNbO3/ air leth agus gabhadairean InP/PLC.
Figear 1: A’ sealltainn siostaman stuthan cuairteachaidh amalaichte fotonach (PIC) a thathas a’ cleachdadh gu cumanta.
Tha Figear 1 a’ sealltainn nan siostaman stuthan PIC as mòr-chòrdte. Bho chlì gu deas tha PIC silica stèidhichte air silicon (ris an canar PLC cuideachd), PIC inslitheach stèidhichte air silicon (silicon photonics), lithium niobate (LiNbO3), agus PIC buidheann III-V, leithid InP agus GaAs. Tha am pàipear seo ag amas air photonics stèidhichte air silicon. Ann anfotonaig sileacon, bidh an comharra solais a’ siubhal sa mhòr-chuid ann an silicon, aig a bheil beàrn còmhlan neo-dhìreach de 1.12 bholt dealanach (le tonn-fhaid de 1.1 micron). Tha silicon air fhàs ann an cruth criostalan fìor-ghlan ann an àmhainnean agus an uairsin air a ghearradh ann an obhlaichean, a tha an-diugh mar as trice 300 mm ann an trast-thomhas. Tha uachdar an obhla air a ocsaidachadh gus sreath silica a chruthachadh. Tha aon de na obhlaichean air a bhomadh le dadaman haidridean gu doimhneachd sònraichte. Tha an dà obhla an uairsin air an ceangal ann am falamh agus bidh na sreathan ocsaid aca a’ ceangal ri chèile. Bidh an cruinneachadh a’ briseadh air feadh loidhne implantachaidh ian haidridean. Tha an sreath silicon aig an sgàineadh an uairsin air a lìomhadh, mu dheireadh a’ fàgail sreath tana de Si criostalach air mullach an obhla silicon slàn “làmh” air mullach an t-sreath silica. Tha treòraichean-tonn air an cruthachadh bhon t-sreath criostalach tana seo. Ged a tha na obhlaichean inslitheach stèidhichte air silicon (SOI) seo a’ dèanamh treòraichean-tonn fotonics silicon call-ìosal comasach, tha iad gu dearbh air an cleachdadh nas trice ann an cuairtean CMOS cumhachd ìosal air sgàth an t-sruth aodion ìosal a bheir iad seachad.
Tha iomadh cruth de threòraichean-tonn optaigeach stèidhichte air sileacon ann, mar a chithear ann am Figear 2. Tha iad a’ dol bho threòraichean-tonn silica air sgèile bheag le dopadh germanium gu treòraichean-tonn Silicon Wire air sgèile nanosa. Le bhith a’ measgachadh germanium, tha e comasach dèanamhlorgairean dhealbhanagus gabhail dealainmoduladairean, agus is dòcha eadhon amplifiers optaigeach. Le bhith a’ cur silicon ann an dòigh dhùbailte,moduladair optaigeachFaodar a dhèanamh. Aig a’ bhonn bho chlì gu deas tha: treòraiche tonn uèir silicon, treòraiche tonn silicon nitride, treòraiche tonn silicon oxynitride, treòraiche tonn druim silicon tiugh, treòraiche tonn silicon nitride tana agus treòraiche tonn silicon dopaichte. Aig a’ mhullach, bho chlì gu deas, tha moduladairean crìonaidh, lorgairean-foto germanium, agus germaniumamplifiers optaigeach.
Figear 2: Earrann-tarsainn de shreath threòraiche-tonn optaigeach stèidhichte air silicon, a’ sealltainn call iomadachaidh àbhaisteach agus clàran-amais ath-tharraingeach.
Àm puist: 15 Iuchar 2024