Singa mavitrika amin'ny fotonika silikônina

Singa mavitrika amin'ny fotonika silikônina

Ny singa mavitrika ao amin'ny fotonika dia manondro manokana ny fifandraisana dinamika natao niniana natao teo amin'ny hazavana sy ny zavatra. Ny singa mavitrika mahazatra amin'ny fotonika dia modulator optika. Ny singa rehetra mifototra amin'ny silikônina amin'izao fotoana izaomodulator optikadia mifototra amin'ny fiantraikan'ny mpitatitra malalaka ao amin'ny plasma. Ny fanovana ny isan'ny elektrôna sy lavaka malalaka ao amin'ny fitaovana silikônina amin'ny alàlan'ny doping, elektrika na optika dia afaka manova ny index refractive sarotra, dingana aseho amin'ny equations (1,2) azo avy amin'ny fampifanarahana 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 betsaka kokoa amin'ny fiovan'ny index refractive tena izy sy foronina, izany hoe, afaka mamokatra fiovan'ny dingana lehibe kokoa ho an'ny fiovan'ny fatiantoka nomena izy ireo, ka ao anatin'izanyModulator Mach-Zehnderary ireo "ring modulators", dia matetika aleo mampiasa lavaka hanaovanampanova dingana.

Ireo isan-karazanympanova silisiôma (Si)Aseho amin'ny Sary 10A ireo karazana. Ao amin'ny modulator tsindrona mpitatitra, ny hazavana dia hita ao amin'ny silikônina intrinsic ao anatin'ny fifandraisana pin midadasika be, ary ampidirina ny elektrôna sy ny lavaka. Na izany aza, miadana kokoa ny modulator toy izany, matetika miaraka amin'ny bandwidth 500 MHz, satria ela kokoa ny elektrôna sy ny lavaka afaka mifangaro aorian'ny tsindrona. Noho izany, ity rafitra ity dia matetika ampiasaina ho toy ny attenuator optika miovaova (VOA) fa tsy modulator. Ao amin'ny modulator fihenan'ny mpitatitra, ny ampahan'ny hazavana dia hita ao amin'ny fifandraisana pn tery, ary ny sakany fihenan'ny fifandraisana pn dia ovain'ny sehatra elektrika ampiharina. Ity modulator ity dia afaka miasa amin'ny hafainganam-pandeha mihoatra ny 50Gb/s, saingy manana fatiantoka fidirana ambony. Ny vpil mahazatra dia 2 V-cm. Ny modulator semiconductor oksida metaly (MOS) (raha ny marina dia semiconductor-oksida-semiconductor) dia misy sosona oksida manify ao amin'ny fifandraisana pn. Mamela ny fanangonana mpitatitra sasany ary koa ny fihenan'ny mpitatitra izany, ka mamela VπL kely kokoa eo amin'ny 0.2 V-cm eo ho eo, saingy manana ny tsy fahampiana amin'ny fatiantoka optika ambony kokoa sy ny capacitance ambony kokoa isaky ny halavan'ny singa. Ankoatra izany, misy ny modulator absorption elektrika SiGe mifototra amin'ny fihetsehan'ny sisin'ny tarika SiGe (silicon Germanium alloy). Ankoatra izany, misy ny modulator graphene izay miantehitra amin'ny graphene mba hifamadika eo amin'ny metaly absorption sy ny insulator mangarahara. Ireo dia mampiseho ny fahasamihafan'ny fampiharana ny mekanisma samihafa mba hahazoana modulation famantarana optika haingam-pandeha sy ambany fatiantoka.

Sary 10: (A) Kisarisary fizarana miampita amin'ny endrika modulator optika mifototra amin'ny silikônina isan-karazany sy (B) kisarisary fizarana miampita amin'ny endrika detector optika.

Aseho amin'ny Sary 10B ny fitaovana mpitsikilo hazavana maromaro miorina amin'ny silikônina. Ny fitaovana mandray hazavana dia germanium (Ge). Afaka mandray hazavana amin'ny halavan'ny onjam-peo hatramin'ny 1.6 microns eo ho eo ny Ge. Aseho eo ankavia ny rafitra pin mahomby indrindra ara-barotra ankehitriny. Izy io dia vita amin'ny silikônina voatoto karazana-P izay itomboan'ny Ge. Ny Ge sy Si dia manana tsy fitoviana amin'ny lattice 4%, ary mba hampihenana ny dislocation, dia misy sosona manify SiGe ambolena voalohany ho sosona buffer. Ny doping karazana-N dia atao eo an-tampon'ny sosona Ge. Aseho eo afovoany ny photodiode metaly-semiconductor-metaly (MSM), ary ny APD (Mpamantatra sary amin'ny fihotsahan'ny tany) dia aseho eo ankavanana. Ny faritra misy ny firotsahan'ny rano ao amin'ny APD dia hita ao amin'ny Si, izay manana toetra mampiavaka ny tabataba ambany kokoa raha oharina amin'ny faritra misy ny firotsahan'ny rano ao amin'ny akora singa Vondrona III-V.

Amin'izao fotoana izao, tsy misy vahaolana manana tombony miharihary amin'ny fampidirana ny "optical gain" amin'ny "silicon photonics". Ny Sary 11 dia mampiseho safidy maromaro azo atao araka ny ambaratongan'ny fivoriambe. Eo amin'ny farany havia dia misy ny fampidirana monolitika izay ahitana ny fampiasana germanium (Ge) novolena epitaxially ho fitaovana "optical gain", "waveguides" fitaratra (Er) misy erbium (toy ny Al2O3, izay mitaky paompy optika), ary teboka kuantum gallium arsenide (GaAs) novolena epitaxially. Ny tsanganana manaraka dia ny fivoriambe wafer amin'ny wafer, izay misy ny fifamatorana oksida sy organika ao amin'ny faritra "III-V group gain". Ny tsanganana manaraka dia ny fivoriambe chip-to-wafer, izay misy ny fampidirana ny puce vondrona III-V ao amin'ny lavaka amin'ny wafer silicon ary avy eo ny fanodinana ny rafitra waveguide. Ny tombony amin'ity fomba fiasa tsanganana telo voalohany ity dia ny hoe azo andramana miasa tanteraka ao anatin'ny wafer ny fitaovana alohan'ny hanapahana. Ny tsanganana havanana indrindra dia ny fivoriambe chip-to-chip, anisan'izany ny fampifandraisana mivantana ny puce silicon amin'ny puce vondrona III-V, ary koa ny fampifandraisana amin'ny alàlan'ny "lens" sy ny "grating couplers". Mifindra avy any amin'ny ilany ankavanana mankany amin'ny ilany havia amin'ny tabilao mankany amin'ny vahaolana mitambatra sy mirindra kokoa ny fironana mankany amin'ny fampiharana ara-barotra.

Sary 11: Ahoana ny fampidirana ny "optical gain" amin'ny "photonics" mifototra amin'ny silikônina. Rehefa mifindra avy any ankavia miankavanana ianao, dia miverina tsikelikely ny teboka fampidirana ny famokarana.