Sistem material sirkuit terpadu fotonik (PIC)
Fotonik silikon adalah disiplin ilmu yang menggunakan struktur planar berdasarkan bahan silikon untuk mengarahkan cahaya guna mencapai berbagai fungsi. Di sini, kami fokus pada penerapan fotonik silikon dalam menciptakan pemancar dan penerima untuk komunikasi serat optik. Seiring dengan meningkatnya kebutuhan untuk menambah lebih banyak transmisi pada lebar pita tertentu, jejak tertentu, dan biaya tertentu, fotonik silikon menjadi lebih ekonomis. Untuk bagian optik,teknologi integrasi fotonikharus digunakan, dan sebagian besar transceiver koheren saat ini dibangun menggunakan modulator sirkuit gelombang cahaya (PLC) planar LiNbO3/ dan penerima InP/PLC yang terpisah.
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 golongan III-V, seperti InP dan GaAs. Makalah ini berfokus pada fotonik berbasis silikon.fotonik silikon, sinyal cahaya terutama bergerak dalam silikon, yang memiliki celah pita tidak langsung sebesar 1,12 elektron volt (dengan panjang gelombang 1,1 mikron). Silikon tumbuh dalam bentuk kristal murni 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 menyatu dalam ruang hampa dan lapisan oksidanya terikat satu sama lain. Perakitan putus di sepanjang garis implantasi ion hidrogen. Lapisan silikon pada retakan kemudian dipoles, akhirnya meninggalkan lapisan tipis Si kristal di atas wafer "pegangan" silikon utuh di atas lapisan silika. Pemandu gelombang dibentuk dari lapisan kristal tipis ini. Sementara wafer isolator berbasis silikon (SOI) ini memungkinkan pemandu gelombang fotonik silikon dengan kerugian rendah, mereka sebenarnya lebih umum digunakan dalam sirkuit CMOS daya rendah karena arus bocor rendah yang mereka berikan.
Ada banyak kemungkinan bentuk pemandu gelombang optik berbasis silikon, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2. Bentuknya berkisar dari pemandu gelombang silika yang didoping germanium skala mikro hingga pemandu gelombang Silicon Wire skala nano. Dengan mencampur germanium, dimungkinkan untuk membuatfotodetektordan penyerapan listrikModulator, dan bahkan mungkin penguat optik. Dengan mendoping silikon,modulator optikdapat dibuat. Bagian bawah dari kiri ke kanan adalah: pemandu gelombang kawat silikon, pemandu gelombang silikon nitrida, pemandu gelombang silikon oksinitrida, pemandu gelombang punggungan silikon tebal, pemandu gelombang silikon nitrida tipis, dan pemandu gelombang silikon terdoping. Di bagian atas, dari kiri ke kanan, adalah modulator deplesi, fotodetektor germanium, dan germaniumpenguat optik.
Gambar 2: Penampang melintang rangkaian pemandu gelombang optik berbasis silikon, menunjukkan kerugian perambatan dan indeks bias tipikal.
Waktu posting: 15-Jul-2024