Hêmana çalak a fotonîkî ya silicon

Hêmana çalak a fotonîkî ya silicon

Pêkhateyên çalak ên Fotonîk bi taybetî têkiliyên dînamîkî yên bi mebest di navbera ronahiyê û madeyê de hatine sêwirandin vedibêjin. Parçeyek çalak a tîpîk a fotonîkê modulatorek optîkî ye. Hemî niha-based siliconmodulatorên optîkli ser bingeha bandora hilgirê bê plasma têne çêkirin. Guhertina hejmara elektronên azad û kunên materyalek silicon bi rêbazên dopîng, elektrîkî an optîkî dikare indexa refraksiyonê ya tevlihev biguhezîne, pêvajoyek ku di hevkêşeyên (1,2) de ku bi berhevkirina daneyên Soref û Bennett bi dirêjahiya pêla 1550 nanometre ve hatî destnîşan kirin. . Li gorî elektronan, çal dibe sedema rêjeyek mezin a guhertinên îndeksa vekêşanê ya rastîn û xeyalî, ango ew dikarin ji bo guhertinek windabûnê veguheztinek qonaxek mezin çêbikin, lewra diModulatorên Mach-Zehnderû modulatorên zengilê, bi gelemperî tê tercih kirin ku meriv qulikan çêbikemodulators qonaxa.

The curbecursilicon (Si) modulatorcureyên di Xiflteya 10A de têne nîşandan. Di modulatorek derzîlêdanê ya hilgirê de, ronahiyê di silicona xwerû de di nav pêçekek pir fireh de cih digire, û elektron û kun têne derzî kirin. Lêbelê, modulatorên weha hêdîtir in, bi gelemperî bi bandfirehiya 500 MHz, ji ber ku elektronên azad û qulikan piştî derzîlêdanê ji nû ve hevberdanê dirêjtir digirin. Ji ber vê yekê, ev avahî bi gelemperî wekî modulatorek guhêrbar (VOA) tê bikar anîn. Di modulatorek kêmkirina hilgirê de, beşa ronahiyê di navgînek pn-a teng de cih digire, û firehiya kêmbûna pêveka pn-ê ji hêla zeviyek elektrîkî ve tê guheztin. Ev modulator dikare bi leza ji 50 Gb / s zêdetir bixebite, lê xwedan windahiyek zêde ya têketina paşîn e. Vpil tîpîk 2 V-cm e. Modulatorek nîv oksîdê metal (MOS) (bi rastî nîvconductor-oxide-semiconductor) modulatorek oksîtek zirav di navhevokek pn de dihewîne. Ew rê dide berhevkirina hin hilgirê û her weha kêmbûna hilgirê, rê dide VπL-ya piçûktir a bi qasî 0,2 V-cm, lê kêmasiya windahiyên optîkî yên bilind û kapasîteya bilind a dirêjahiya yekîneyê heye. Digel vê yekê, modulatorên vegirtina elektrîkê yên SiGe hene ku li ser bingeha tevgera qiraxa bandê ya SiGe (alema silicon Germanium) hene. Wekî din, modulatorên grafene hene ku xwe dispêrin grafenê da ku di navbera metalên vegirtinê û insulatorên zelal de veguherînin. Van cihêrengiya serîlêdanên mekanîzmayên cihêreng destnîşan dikin da ku bigihîjin modulasyona nîşana optîkî ya bilez, kêm-winda.

Wêneyê 10: (A) Diyagrama xaçerê ya sêwiranên modulatorên optîkî yên cihêreng ên li ser bingeha silicon û (B) nexşeya çargoşe ya sêwiranên detektorê optîkî.

Gelek detektorên ronahiyê yên bingehîn ên silicon di Figure 10B de têne xuyang kirin. Materyalê ku têde vedigire germaniyûm (Ge) ye. Ge dikare ronahiyê bi dirêjahiya pêlên bi qasî 1,6 mîkronan vehewîne. Li milê çepê tê xuyang kirin îro strukturek pinê ya herî serfiraz a bazirganî ye. Ew ji sîlîkona dopîkirî ya tîpa P-ya ku Ge li ser mezin dibe pêk tê. Ge û Si xwedan 4% nehevhatinek tîrêjê ne, û ji bo kêmkirina veqetandinê, pêşî tebeqeyek siGe wekî qatek tampon tê mezin kirin. Dopinga tîpa N li ser tebeqeya Ge ya jorîn tê kirin. Fotodîodek metal-nîvconductor-metal (MSM) di navîn de, û APD (Avalanche Photodetector) li aliyê rastê tê nîşandan. Herêma avalanche ya di APD de li Si-yê ye, ku xwedan taybetmendiyên dengî yên kêmtir e li gorî herêma avalancheyê di materyalên hêmanên Koma III-V de.

Heya nuha, di entegrekirina qezenca optîkî ya bi fotonîkên silicon de çareseriyên bi avantajên eşkere tune. Xiflteya 11 gelek vebijarkên gengaz ên ku ji hêla asta civînê ve têne organîze kirin nîşan dide. Li milê çepê entegrasyonên monolîtîk hene ku tê de bikaranîna germaniyûma bi epîtaksikî mezinbûyî (Ge) wekî malzemeyek bidestxistina optîkî, rêgezên pêlên camê yên bi erbium-dopkirî (Er) (wekî Al2O3, ku pompkirina optîkî hewce dike), û galium arsenîd (GaAs) ku bi epîtaksikî mezin bûye, hene. ) xalên kuantumê. Stûna paşîn kombûna wafer ber bi waferê ve ye, ku di herêma qezenca koma III-V de oksît û girêdana organîk vedihewîne. Stûna paşîn kombûna çîp-to-wafer e, ku tê de çîpê koma III-V di nav valahiya wafera silicon de tê vegirtin û dûv re makîna strukturê rêvekirina pêlê. Feydeya vê nêzîkatiya sê stûnên yekem ev e ku amûr dikare berî qutkirinê di hundurê waferê de bi tevahî fonksiyonel were ceribandin. Stûna herî rast kombûna çîp-bi-çîp e, di nav de girêdana rasterast a çîpên silicon bi çîpên koma III-V re, û hem jî bi lens û hevalbendên tîrêjê ve tê girêdan. Meyla ber bi serîlêdanên bazirganî ve ji rastê ber bi milê çepê yê nexşeyê ber bi çareseriyên yekbûyî û yekbûyî ve diçe.

Wêne 11: Çawa qezenca optîkî di fotonîk-based silicon de tête yek kirin. Gava ku hûn ji çepê ber bi rastê ve diçin, xala têketina çêkirinê hêdî hêdî di pêvajoyê de vedigere.