Кремний фотоникасы актив элемент
Фотониканың актив компонентлары махсус рәвештә яктылык һәм матдә арасындагы динамик үзара бәйләнешне күрсәтәләр. Фотониканың типик актив компоненты - оптик модульатор. Барлык хәзерге кремний нигезендәоптик модульаторларплазмалы ирекле йөртүче эффектына нигезләнгән. Допинг, электр яки оптик ысуллар ярдәмендә кремний материалындагы ирекле электроннар һәм тишекләр санын үзгәртү аның катлаулы реактив индексын үзгәртә ала, процесс (1,2) тигезләмәләрдә күрсәтелгән процесс, Сореф һәм Беннетт мәгълүматларын 1550 нанометр дулкын озынлыгына туры китереп алынган. . Электроннар белән чагыштырганда, тишекләр реаль һәм хыялый рефактив индекс үзгәрүенең зур өлешен китерәләр, ягъни билгеле бер югалту үзгәрү өчен зуррак фаза үзгәреше ясый алалар, шулай укMach-Zehnder модульаторларыһәм шакмак модульаторлары, гадәттә ясау өчен тишекләр куллану өстенфаз модульаторлары.
Төрлекремний (Si) модуляторытөрләре рәсем 10Ада күрсәтелгән. Оператор инъекция модульаторында яктылык кремнийда бик киң пинь чишелешендә урнашкан, һәм электроннар һәм тишекләр укол. Ләкин, мондый модульаторлар әкренрәк, гадәттә 500 МГц киңлеге белән, чөнки ирекле электроннар һәм тишекләр инъекциядән соң рекомбинацияләнү өчен озаграк вакыт ала. Шуңа күрә, бу структура еш модульатор түгел, ә үзгәрүчән оптик аттенатор (VOA) буларак кулланыла. Операторның бетү модуляторында яктылык өлеше тар pn чишелешендә урнашкан, һәм pn чишелешенең бетү киңлеге кулланылган электр кыры белән үзгәртелә. Бу модульатор 50Gb / s-тан артык тизлектә эшли ала, ләкин югары фон кертү югалтуына ия. Типик vpil 2 V-см. Металл оксиды ярымүткәргеч (MOS) (чынлыкта ярымүткәргеч-оксид-ярымүткәргеч) модульатор pn чишелешендә нечкә оксид катламын үз эченә ала. Бу кайбер ташучы тупларга, шулай ук ташучының бетүенә мөмкинлек бирә, кечерәк VπL якынча 0,2 В-см, ләкин оптик югалтуларның кимлеге һәм берәмлек озынлыгына сыйдырышлыгы зуррак. Моннан тыш, SiGe (кремний германий эретмәсе) полосасы кыр хәрәкәтенә нигезләнгән SiGe электр үзләштерү модульаторлары бар. Моннан тыш, графенга модульаторлар бар, алар графенга таяналар, металллар һәм үтә күренмәле изоляторлар арасында күчү өчен. Бу югары тизлектә, аз югалтылган оптик сигнал модуляциясенә ирешү өчен төрле механизмнарның кулланылышының төрлелеген күрсәтә.
Рәсем 10: (А) Кремнийга нигезләнгән оптик модульатор конструкцияләренең кисемтә схемасы һәм (В) оптик детектор конструкцияләренең кисемтә схемасы.
Кремнийга нигезләнгән берничә яктылык детекторы 10-нчы рәсемдә күрсәтелгән. Сеңдерүче материал - германий (Ge). Ge дулкын озынлыкларында 1,6 микронга кадәр яктылыкны үзләштерә ала. Сул якта күрсәтелгән - бүгенге көндә иң уңышлы пин структурасы. Ул P үсә торган кремнийдан тора, анда Ge үсә. Ge һәм Si 4% тәлинкәгә туры килми, һәм дислокацияне киметү өчен, SiGe нечкә катламы башта буфер катламы булып үсә. Ge катламы өстендә N тибындагы допинг башкарыла. Уртада металл ярымүткәргеч-металл (MSM) фотодиод күрсәтелә, һәм APD (кар көчле фотодетектор) уңда күрсәтелә. АПДдагы кар көчләре Сида урнашкан, III-V төркемендәге элемент материаллардагы кар көчләре белән чагыштырганда түбән тавыш характеристикасына ия.
Хәзерге вакытта оптик табышны кремний фотоникасы белән интеграцияләүдә ачык өстенлекләр булган карарлар юк. 11 нче рәсемдә җыю дәрәҗәсе белән оештырылган берничә мөмкин вариант күрсәтелгән. Уң яктагы сул якта монолит интеграцияләр бар, алар эпитаксиаль рәвештә үскән германийны (Ge) оптик табыш материалы, эрбиум-доплы (Er) пыяла дулкынландыргычлары (оптик насос таләп итә торган Al2O3 кебек) һәм эпитаксиаль рәвештә үскән галий арсенид (GaAs). ) квант нокталары. Киләсе багана III-V төркем табыш өлкәсендә оксид һәм органик бәйләнешне үз эченә алган вафер җыю өчен вафер. Киләсе багана - чип-вафер җыю, ул III-V группа чипын кремний вафин куышлыгына кертүне, аннары дулкын саклагыч структурасын эшкәртүне үз эченә ала. Бу беренче өч багана ысулының өстенлеге шунда ки, җайланма киселгәнче вафин эчендә тулысынча функциональ сынап каралырга мөмкин. Иң уң багана - чип-чип җыю, шул исәптән кремний чипларын III-V төркем чипларына турыдан-туры тоташтыру, шулай ук линза һәм торлау куплетлары аша кушылу. Коммерция кушымталарына тенденция диаграмманың уң ягыннан сул ягына интеграль һәм интеграль чишелешләргә күчә.
Рәсем 11: Кремнийга нигезләнгән фотоникага оптик табыш ничек интеграцияләнгән. Сулдан уңга күчкәндә, җитештерү кертү ноктасы әкренләп процесска кире кайта.
Пост вакыты: 22-2024 июль