Siostam stuthan cuairteachaidh aonaichte photonic (PIC).

Siostam stuthan cuairteachaidh aonaichte photonic (PIC).

Is e smachd a th ’ann an silicon photonics a bhios a’ cleachdadh structaran planar stèidhichte air stuthan silicon gus solas a stiùireadh gus grunn ghnìomhan a choileanadh. Bidh sinn a’ cuimseachadh an seo air cleachdadh photonics sileaconach ann a bhith a’ cruthachadh luchd-sgaoilidh agus glacadairean airson conaltradh fibre optic. Mar a dh’ fheumas barrachd tar-chuir a chuir a-steach aig leud-bann sònraichte, lorg-coise sònraichte, agus cosgais sònraichte a’ dol am meud, bidh photonics silicon a’ fàs nas seasmhaiche gu h-eaconamach. Airson a 'phàirt optigeach,teicneòlas amalachadh photonicfeumar a chleachdadh, agus tha a’ mhòr-chuid de transceivers ciallach an-diugh air an togail a’ cleachdadh modulators cuairteachaidh tonn-solais LiNbO3 / planar air leth (PLC) agus luchd-glacaidh InP / PLC.

Figear 1: A’ sealltainn siostaman stuthan cuairteachaidh photonic amalaichte (PIC) a thathas a’ cleachdadh gu cumanta.

Tha Figear 1 a’ sealltainn na siostaman stuthan PIC as mòr-chòrdte. Bho chlì gu deas tha silica PIC stèidhichte air silicon (ris an canar cuideachd PLC), insulator stèidhichte air silicon PIC (silicon photonics), lithium niobate (LiNbO3), agus buidheann III-V PIC, leithid InP agus GaAs. Tha am pàipear seo a’ cuimseachadh air photonics stèidhichte air silicon. Annssileaconach photonics, bidh an comharra solais a’ siubhal sa mhòr-chuid ann an silicon, aig a bheil beàrn bann neo-dhìreach de 1.12 bholt dealanach (le tonn-tonn de 1.1 micron). Tha sileaconach air fhàs ann an cruth criostalan fìor-ghlan ann an fhùirneisean agus an uairsin air a ghearradh ann an wafers, a tha an-diugh mar as trice 300 mm ann an trast-thomhas. Tha uachdar an wafer air a oxidachadh gus còmhdach silica a chruthachadh. Tha aon de na wafers air a spreadhadh le atoman hydrogen gu doimhneachd sònraichte. Tha an dà wafer an uairsin air an ceangal ann am falamh agus bidh na sreathan ogsaid aca a’ ceangal ri chèile. Bidh an co-chruinneachadh a’ briseadh sìos loidhne cuir a-steach ian hydrogen. Tha an còmhdach silicon aig an sgàineadh an uairsin air a lìomhadh, mu dheireadh a’ fàgail sreath tana de criostalach Si air mullach an wafer “handle” slàn air mullach an t-sreath silica. Tha Waveguides air an cruthachadh bhon t-sreath tana criostalach seo. Fhad ‘s a tha na wafers seo a tha stèidhichte air sileaconach (SOI) a’ dèanamh stiùiridhean-tonn photonics silicon le call ìosal comasach, tha iad dha-rìribh air an cleachdadh ann an cuairtean CMOS le cumhachd ìosal air sgàth an t-sruth aoidionachd ìosal a bheir iad seachad.

Tha iomadh cruth comasach de thonn-thonn sùbailte stèidhichte air silicon, mar a chithear ann am Figear 2. Tha iad a’ dol bho stiùireadh tonn silica le dop le germanium microscale gu stiùiridhean tonn nanoscale Silicon Wire. Le bhith a 'measgachadh germanium, tha e comasach a dhèanamhlorgairean dealbhanagus sùghadh dealainmodulators, agus is dòcha eadhon amplifiers optigeach. Le bhith a 'dupadh silicon, anOptical modulatorfaodar a dhèanamh. Is e a’ bhonn bho chlì gu deas: stiùireadh tonn uèir sileaconach, stiùireadh tonn sileacain nitride, stiùireadh tonn sileacain oxynitride, stiùireadh tonn droma sileaconach tiugh, stiùir tonn-tonn silicon nitride tana agus stiùireadh tonn sileaconach doped. Aig a’ mhullach, bho chlì gu deas, tha modulators ìsleachaidh, photodetectors germanium, agus germaniumamplifiers optigeach.

Figear 2: Tar-roinn de shreath tonn-thonn optigeach stèidhichte air silicon, a’ sealltainn call iomadachaidh àbhaisteach agus clàran-amais ath-tharraingeach.