Mfumo wa nyenzo wa mzunguko wa picha (PIC).

Mfumo wa nyenzo wa mzunguko wa picha (PIC).

Silicon photonics ni taaluma inayotumia miundo iliyopangwa kulingana na nyenzo za silicon ili kuelekeza mwanga ili kufikia kazi mbalimbali. Hapa tunaangazia utumiaji wa picha za silicon katika kuunda visambazaji na vipokezi vya mawasiliano ya nyuzi macho. Kadiri hitaji la kuongeza upitishaji zaidi kwa kipimo data fulani, alama fulani, na gharama fulani inavyoongezeka, picha za silikoni huwa nzuri zaidi kiuchumi. Kwa sehemu ya macho,teknolojia ya ujumuishaji wa pichalazima zitumike, na vipitishio vingi vinavyoshikamana leo vinajengwa kwa kutumia vidhibiti tofauti vya LiNbO3/ saketi iliyopangwa ya wimbi la mwanga (PLC) na vipokezi vya InP/PLC.

Kielelezo cha 1: Inaonyesha mifumo ya nyenzo inayotumika sana ya saketi jumuishi ya picha (PIC).

Mchoro wa 1 unaonyesha mifumo maarufu ya nyenzo za PIC. Kutoka kushoto kwenda kulia ni silica-based PIC (pia inajulikana kama PLC), kizio cha silicon-based PIC (silicon photonics), lithiamu niobate (LiNbO3), na III-V kundi la PIC, kama vile InP na GaAs. Karatasi hii inazingatia picha za silicon-msingi. Katikapicha za silicon, ishara ya mwanga husafiri hasa katika silicon, ambayo ina pengo la bendi isiyo ya moja kwa moja ya volts 1.12 za elektroni (pamoja na urefu wa microns 1.1). Silicon hupandwa kwa namna ya fuwele safi katika tanuu na kisha kukatwa kwenye mikate, ambayo leo ni kipenyo cha 300 mm. Uso wa kaki hutiwa oksidi ili kuunda safu ya silika. Moja ya kaki hupigwa na atomi za hidrojeni kwa kina fulani. Kaki hizi mbili kisha huunganishwa katika utupu na tabaka zao za oksidi hushikana. Mkutano huvunjika kando ya mstari wa implantation ya ioni ya hidrojeni. Safu ya silicon kwenye ufa hung'arishwa, na hatimaye kuacha safu nyembamba ya Si ya fuwele juu ya kaki isiyoharibika ya "shiki" ya silicon juu ya safu ya silika. Miongozo ya mawimbi huundwa kutoka kwa safu hii nyembamba ya fuwele. Ingawa vihami hivyo vya silicon-based insulator (SOI) hufanya iwezekanavyo miongozo ya mawimbi ya picha za silicon yenye hasara ya chini, kwa kweli hutumiwa zaidi katika saketi za CMOS zenye nguvu kidogo kwa sababu ya mkondo wa chini wa uvujaji unaotoa.

Kuna aina nyingi zinazowezekana za miongozo ya mawimbi yenye msingi wa silicon, kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 2. Zinaanzia miongozo midogo ya mawimbi ya germanium-doped silica hadi nanoscale Silicon Wire waveguides. Kwa kuchanganya germanium, inawezekana kufanyavigunduzi vya pichana ufyonzaji wa umememoduli, na ikiwezekana hata vikuza macho. Kwa silicon ya doping, anmoduli ya machoinaweza kufanywa. Chini kutoka kushoto kwenda kulia ni: mwongozo wa mawimbi wa waya wa silicon, mwongozo wa mawimbi wa nitridi ya silicon, mwongozo wa mawimbi wa silicon oxynitride, mwongozo wa mawimbi wa mawimbi ya silicon, mwongozo wa wimbi mwembamba wa nitridi ya silicon na mwongozo wa mawimbi wa silicon. Juu, kutoka kushoto kwenda kulia, kuna vidhibiti vya kupungua, vigundua picha vya germanium, na germanium.amplifiers za macho.

Kielelezo cha 2: Sehemu mtambuka ya mfululizo wa mwongozo wa mawimbi unaotegemea silicon, unaoonyesha hasara za kawaida za uenezi na fahirisi za kuakisi.