Sistem material sirkuit terpadu fotonik (PIC)
Fotonik silikon adalah disiplin ilmu yang menggunakan struktur planar berbasis material silikon untuk mengarahkan cahaya guna mencapai berbagai fungsi. Di sini, kami berfokus pada penerapan fotonik silikon dalam pembuatan pemancar dan penerima untuk komunikasi serat optik. Seiring meningkatnya kebutuhan untuk menambah transmisi pada bandwidth, footprint, dan biaya tertentu, fotonik silikon menjadi lebih ekonomis. Untuk bagian optiknya,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 silikonSinyal cahaya terutama bergerak 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 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 vakum dan lapisan oksidanya saling berikatan. 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. Meskipun wafer isolator berbasis silikon (SOI) ini memungkinkan adanya pemandu gelombang fotonik silikon dengan rugi-rugi rendah, wafer ini sebenarnya lebih umum digunakan dalam sirkuit CMOS berdaya rendah karena arus bocor rendah yang dihasilkannya.
Terdapat banyak kemungkinan bentuk pandu gelombang optik berbasis silikon, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2. Pandu gelombang ini berkisar dari pandu gelombang silika berdoping germanium skala mikro hingga pandu gelombang kawat silikon 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: pandu gelombang kawat silikon, pandu gelombang silikon nitrida, pandu gelombang silikon oksinitrida, pandu gelombang punggungan silikon tebal, pandu gelombang silikon nitrida tipis, dan pandu 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