Sistem material sirkuit terpadu fotonik (PIC)
Fotonika silikon adalah disiplin ilmu yang menggunakan struktur planar berbasis material silikon untuk mengarahkan cahaya guna mencapai berbagai fungsi. Di sini kita fokus pada aplikasi fotonika silikon dalam menciptakan pemancar dan penerima untuk komunikasi serat optik. Seiring meningkatnya kebutuhan untuk menambah transmisi pada bandwidth, ukuran, dan biaya tertentu, fotonika silikon menjadi semakin ekonomis. Untuk bagian optiknya,teknologi integrasi fotonikharus digunakan, dan sebagian besar transceiver koheren saat ini dibangun menggunakan modulator LiNbO3/sirkuit gelombang cahaya planar (PLC) terpisah dan penerima InP/PLC.
Gambar 1: Menunjukkan sistem material sirkuit terpadu fotonik (PIC) yang umum digunakan.
Gambar 1 menunjukkan sistem material PIC yang paling populer. Dari kiri ke kanan adalah PIC silika berbasis silikon (juga dikenal sebagai PLC), PIC isolator berbasis silikon (fotonik silikon), litium niobat (LiNbO3), dan PIC kelompok III-V, seperti InP dan GaAs. Makalah ini berfokus pada fotonik berbasis silikon.fotonik silikonSinyal cahaya terutama merambat dalam silikon, yang memiliki celah pita tidak langsung sebesar 1,12 elektron volt (dengan panjang gelombang 1,1 mikron). Silikon ditumbuhkan dalam bentuk kristal murni di dalam tungku dan kemudian dipotong menjadi wafer, yang saat ini biasanya berdiameter 300 mm. Permukaan wafer dioksidasi untuk membentuk lapisan silika. Salah satu wafer dibombardir dengan atom hidrogen hingga kedalaman tertentu. Kedua wafer kemudian dilebur dalam ruang hampa dan lapisan oksida mereka saling terikat. Rakitan tersebut pecah di sepanjang garis implantasi ion hidrogen. Lapisan silikon pada retakan kemudian dipoles, akhirnya meninggalkan lapisan tipis Si kristal di atas wafer "pegangan" silikon yang utuh di atas lapisan silika. Pandu gelombang dibentuk dari lapisan kristal tipis ini. Meskipun wafer isolator berbasis silikon (SOI) ini memungkinkan pandu gelombang fotonik silikon dengan kerugian rendah, wafer ini sebenarnya lebih umum digunakan dalam sirkuit CMOS daya rendah karena arus bocor yang rendah yang diberikannya.
Terdapat banyak kemungkinan bentuk pandu gelombang optik berbasis silikon, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2. Bentuk-bentuk tersebut berkisar dari pandu gelombang silika yang didoping germanium skala mikro hingga pandu gelombang Kawat Silikon skala nano. Dengan mencampur germanium, dimungkinkan untuk membuatfotodetektordan penyerapan listrikmodulator, dan mungkin bahkan penguat optik. Dengan mendoping silikon, sebuahmodulator optikdapat dibuat. Bagian bawah dari kiri ke kanan adalah: pandu gelombang kawat silikon, pandu gelombang silikon nitrida, pandu gelombang silikon oksinitrida, pandu gelombang silikon tebal, pandu gelombang silikon nitrida tipis, dan pandu gelombang silikon yang didoping. Di bagian atas, dari kiri ke kanan, adalah modulator penipisan, fotodetektor germanium, dan germanium.penguat optik.
Gambar 2: Penampang melintang dari serangkaian pandu gelombang optik berbasis silikon, menunjukkan kerugian propagasi dan indeks bias yang khas.
Waktu posting: 15 Juli 2024