Silicon photonics eileamaid gnìomhach

Silicon photonics eileamaid gnìomhach

Tha co-phàirtean gnìomhach photonics a’ toirt iomradh gu sònraichte air eadar-obrachadh fiùghantach a chaidh a dhealbhadh a dh’aona ghnothach eadar solas agus cuspair. Is e pàirt gnìomhach àbhaisteach de photonics modulator optigeach. A h-uile gnàthach stèidhichte air siliconmodulators optigeachstèidhichte air buaidh neach-giùlain plasma an-asgaidh. Le bhith ag atharrachadh an àireamh de eleactronan agus tuill an-asgaidh ann an stuth sileaconach le bhith a’ dèanamh dopadh, faodaidh dòighean dealain no optigeach an clàr-amais iom-fhillte ath-tharraing aca atharrachadh, pròiseas a chithear ann an co-aontaran (1,2) a gheibhear le bhith a’ cur dàta bho Soref agus Bennett aig tonn-tonn de 1550 nanometers. . An coimeas ri dealanan, bidh tuill ag adhbhrachadh cuibhreann nas motha de na h-atharrachaidhean clàr-amais refractive fìor agus mac-meanmnach, is e sin, faodaidh iad atharrachadh ìre nas motha a thoirt gu buil airson atharrachadh call sònraichte, mar sin ann anModulators Mach-Zehnderagus modulators fàinne, mar as trice is fheàrr tuill a chleachdadh airson an dèanamhmodulators ìre.

Na diofarsilicon (Si) modulatortha seòrsaichean air an sealltainn ann am Figear 10A. Ann am modulator stealladh giùlain, tha solas suidhichte ann an silicon gnèitheach taobh a-staigh snaim prìne gu math farsaing, agus tha dealanan agus tuill air an stealladh. Ach, tha modulators mar sin nas slaodaiche, mar as trice le leud-bann de 500 MHz, leis gu bheil dealanan agus tuill an-asgaidh a’ toirt nas fhaide ath-chur còmhla às deidh an in-stealladh. Mar sin, bidh an structar seo gu tric air a chleachdadh mar attenuator optigeach caochlaideach (VOA) seach modulator. Ann am modulator ìsleachadh giùlain, tha a’ chuibhreann solais suidhichte ann an snaim pn cumhang, agus tha leud ìsleachaidh an t-snaim pn air atharrachadh le raon dealain gnìomhaichte. Faodaidh am modulator seo obrachadh aig astaran nas àirde na 50Gb / s, ach tha call cuir a-steach cùl-raon àrd aige. Is e an vpil àbhaisteach 2 V-cm. Ann am modulator semiconductor meatailt ocsaid (MOS) (gu dearbh semiconductor-oxide- semiconductor) tha còmhdach tana ocsaid ann an snaim pn. Tha e a’ ceadachadh beagan cruinneachadh luchd-giùlain a bharrachd air ìsleachadh luchd-giùlain, a’ ceadachadh VπL nas lugha de mu 0.2 V-cm, ach tha ana-cothrom ann bho chall optigeach nas àirde agus comas nas àirde gach aonad. A bharrachd air an sin, tha modulators in-ghabhail dealain SiGe stèidhichte air gluasad iomall còmhlan SiGe (silicon Germanium alloy). A bharrachd air an sin, tha modulators graphene ann a tha an urra ri graphene gus gluasad eadar meatailtean a-steach agus insuladairean follaiseach. Tha iad sin a’ nochdadh iomadachd thagraidhean de dhiofar uidheamachdan gus modaladh comharran optigeach àrd-astar, call ìosal a choileanadh.

Figear 10: (A) Diagram tar-roinneil de dhiofar dhealbhaidhean modulator optigeach stèidhichte air silicon agus (B) diagram tar-roinneil de dhealbhaidhean lorgaire optigeach.

Tha grunn lorgairean solais stèidhichte air silicon air an sealltainn ann am Figear 10B. Is e germanium (Ge) an stuth sùghaidh. Tha Ge comasach air solas a ghabhail a-steach aig tonnan tonn sìos gu timcheall air 1.6 micron. Air an taobh chlì tha an structar prìne as soirbheachaile gu malairteach an-diugh. Tha e air a dhèanamh suas de silicon doped seòrsa P air am fàs Ge. Tha mì-chothromachadh glùine 4% aig Ge agus Si, agus gus an gluasad a lughdachadh, tha sreath tana de SiGe air fhàs an toiseach mar shreath bufair. Bithear a’ dèanamh dopadh seòrsa N air mullach còmhdach Ge. Tha photodiode meatailt-semiconductor-meatailt (MSM) air a shealltainn sa mheadhan, agus APD (Lorgaire dealbhadair maoim-sneachda) air a shealltainn air an làimh dheis. Tha an roinn maoim-sneachda ann an APD suidhichte ann an Si, aig a bheil feartan fuaim nas ìsle an taca ris an roinn maoim-sneachda ann an stuthan eileamaideach Buidheann III-V.

Aig an àm seo, chan eil fuasglaidhean ann le buannachdan follaiseach ann a bhith ag amalachadh buannachd optigeach le photonics silicon. Tha Figear 11 a’ sealltainn grunn roghainnean a dh’ fhaodadh a bhith air an eagrachadh a rèir ìre cruinneachaidh. Air an fhìor làimh chlì tha aonachadh monolithic a tha a’ toirt a-steach cleachdadh germanium (Ge) air fhàs gu epitaxially mar stuth buannachd optigeach, stiùiridhean tonn glainne erbium-doped (Er) (leithid Al2O3, a dh’ fheumas pumpadh optigeach), agus gallium arsenide air fhàs gu epitaxially (GaAs). ) dotagan cuantamach. Is e an ath cholbh wafer gu co-chruinneachadh wafer, a’ toirt a-steach ceangal ogsaid agus organach ann an roinn buannachd buidheann III-V. Is e an ath cholbh co-chruinneachadh chip-to-wafer, a tha a’ toirt a-steach a bhith a ’fighe a-steach a’ chip buidhne III-V a-steach do chuas an wafer sileacain agus an uairsin a ’dealbhadh structar an stiùireadh tonn. Is e buannachd a’ chiad dòigh-obrach trì colbh seo gum faodar an inneal a dhearbhadh gu h-iomlan taobh a-staigh an wafer mus tèid a ghearradh. Is e an colbh as fhaide air an làimh dheis co-chruinneachadh chip-to-chip, a’ toirt a-steach ceangal dìreach de chips sileaconach gu sgoltagan buidheann III-V, a bharrachd air a bhith a’ ceangal tro lionsa agus cuibhrigean grating. Tha an gluasad gu tagraidhean malairteach a’ gluasad bho thaobh deas gu taobh clì a’ chlàir a dh’ ionnsaigh fuasglaidhean nas amalaichte agus amalaichte.

Figear 11: Mar a tha buannachd optigeach air fhilleadh a-steach do photonics stèidhichte air silicon. Mar a ghluaiseas tu bho chlì gu deas, bidh an t-àite cuir a-steach saothrachaidh a’ gluasad air ais sa phròiseas mean air mhean.