Silicon photonics singa mavitrika

Silicon photonics singa mavitrika

Ny singa mavitrika amin'ny Photonics dia manondro manokana ny fifaneraserana mavitrika misy ny hazavana sy ny zavatra. Ny singa mavitrika mahazatra amin'ny photonics dia modulator optika. Miorina amin'ny silisiôma amin'izao fotoana izaoOptical modulatorsdia mifototra amin'ny vokatry ny plasma free carrier. Ny fanovana ny isan'ny elektrôna maimaim-poana sy ny lavaka ao anaty akora silisiôma amin'ny alàlan'ny doping, elektrika na fomba optika dia afaka manova ny mari-pamantarana refractive be pitsiny, dingana iray aseho amin'ny equations (1,2) azo amin'ny alàlan'ny angon-drakitra avy amin'i Soref sy Bennett amin'ny halavan'ny onjam-peo 1550 nanometers. . Raha ampitahaina amin'ny elektrôna, ny lavaka dia miteraka ampahany lehibe kokoa amin'ny fiovan'ny mari-pamantarana refractive tena izy sy an-tsaina, izany hoe, afaka mamokatra fiovana lehibe kokoa izy ireo amin'ny fiovan'ny fatiantoka iray, ka amin'nyMach-Zehnder modulatorsary peratra modulators, dia matetika no tiana ny mampiasa lavaka hanaovanaphase modulators.

Ny isan-karazanysilisiôma (Si) modulatorkarazana dia aseho amin'ny sary 10A. Ao amin'ny modulator tsindrona mpitatitra, ny hazavana dia hita ao amin'ny silisiôma intrinsic ao anatin'ny fihaonan'ny pin midadasika, ary ny elektronika sy ny lavaka dia voatsindrona. Na izany aza, ny modulators toy izany dia miadana kokoa, matetika miaraka amin'ny bandwidth 500 MHz, satria ny elektrôna maimaim-poana sy ny lavaka dia maharitra ela vao mitambatra aorian'ny tsindrona. Noho izany, io rafitra io dia matetika ampiasaina ho variable optical attenuator (VOA) fa tsy modulator. Ao amin'ny modulator depletion carrier, ny ampahany maivana dia hita ao amin'ny junction pn tery, ary ny sakan'ny fihenan'ny pn junction dia ovain'ny saha elektrika ampiharina. Ity modulator ity dia afaka miasa amin'ny hafainganam-pandeha mihoatra ny 50Gb/s, saingy manana fatiantoka avo lenta. Ny vpil mahazatra dia 2 V-cm. Ny metaly oxide semiconductor (MOS) (tena semiconductor-oxide-semiconductor) modulator dia misy sosona oxide manify ao amin'ny pn junction. Izy io dia mamela ny fanangonam-bokatra sasany ary koa ny fihenan'ny mpitatitra, mamela ny VπL kely kokoa amin'ny 0.2 V-cm, saingy manana ny fatiantoka amin'ny fatiantoka optika avo kokoa sy ny capacitance ambony isaky ny halavan'ny tarika. Ho fanampin'izany, misy ny modulators sidina elektrika SiGe mifototra amin'ny hetsika sisiny SiGe (silikon Germanium alloy). Ho fanampin'izany, misy ny modulator graphene izay miantehitra amin'ny graphene mba hifindra eo anelanelan'ny metaly mitroka sy insulators mangarahara. Ireo dia mampiseho ny fahasamihafan'ny fampiharana ny mekanika isan-karazany mba hahatratrarana ny fiovaovan'ny mari-pamantarana optika avo lenta sy ambany.

Figure 10: (A) Diagrama cross-sectional amin'ny endrika modulator optika mifototra amin'ny silisiôma isan-karazany ary (B) diagrama cross-sectional amin'ny endrika detector optika.

Ireo mpitsikilo hazavana mifototra amin'ny silisiôma maromaro dia aseho amin'ny sary 10B. Ny fitaovana mitroka dia germanium (Ge). Mahay mandray hazavana amin'ny halavan'ny onjam-pandrefesana hatrany amin'ny 1,6 microns eo ho eo i Ge. Aseho eo amin'ny ankavia ny rafitra pin mahomby indrindra amin'ny varotra ankehitriny. Izy io dia ahitana silisiôma doped karazana P izay itomboan'ny Ge. Ge sy Si dia manana 4% tsy mifanandrify amin'ny lattice, ary mba hanamaivanana ny fifindran'ny toerana dia misy sosona manify SiGe no ambolena voalohany ho sosona buffer. Ny doping N-karazana dia atao eo an-tampon'ny sosona Ge. Ny photodiode metal-semiconductor-metal (MSM) dia aseho eo afovoany, ary ny APD (Avalanche Photodetector) dia aseho eo ankavanana. Ny faritra avalanche ao amin'ny APD dia ao amin'ny Si, izay manana toetran'ny tabataba ambany kokoa raha oharina amin'ny faritra avalanche ao amin'ny fitaovana singa Vondrona III-V.

Amin'izao fotoana izao, tsy misy vahaolana manana tombony miharihary amin'ny fampidirana ny tombony optika amin'ny fotonika silisiôma. Ny sary 11 dia mampiseho safidy maromaro azo alaina araka ny haavon'ny fivoriambe. Eo amin'ny farany ankavia dia misy ny fampidirana monolitika izay ahitana ny fampiasana germanium (Ge) nambolena epitaxially ho fitaovana optique gain, erbium-doped (Er) glass waveguides (toy ny Al2O3, izay mitaky paompy optika), ary gallium arsenide (GaAs) ) teboka quantum. Ny tsanganana manaraka dia ny fivorian'ny wafer amin'ny wafer, misy ny fatorana oksizenina sy organika ao amin'ny faritra mahazo ny vondrona III-V. Ny tsanganana manaraka dia ny fivorian'ny chip-to-wafer, izay tafiditra ao anatin'izany ny fampidirana ny puce groupe III-V ao amin'ny lavaky ny wafer silisiôma ary avy eo machining ny rafitra waveguide. Ny tombony amin'ity fomba tsanganana telo voalohany ity dia ny fitaovana azo zahana tanteraka ao anatin'ny wafer alohan'ny hanapahana. Ny tsanganana havanana indrindra dia ny fivorian'ny chip-to-chip, ao anatin'izany ny fampifandraisana mivantana ny chips silisiôma amin'ny chips groupe III-V, ary koa ny fampifandraisana amin'ny alàlan'ny lens sy coupler. Ny fironana mankany amin'ny fampiharana ara-barotra dia mifindra avy amin'ny ankavanana mankany amin'ny ilany havia amin'ny tabilao mankany amin'ny vahaolana mitambatra sy mitambatra kokoa.

Figure 11: Ahoana ny fampidirana optique amin'ny fotonika mifototra amin'ny silisiôma. Rehefa miankavia miankavanana ianao, dia miverina tsikelikely ao anatin'ilay dingana ny teboka fampidirana famokarana.