Silizioaren fotonika elementu aktiboa
Fotonics Osagai aktiboek zehatz-mehatz diseinatzen dute argi eta garbiketaren arteko interakzio dinamikoak. Fotonikaren osagai aktibo bat modulatzaile optikoa da. Uneko silizioan oinarritutako guztiaModulatzaile optikoakplasma doako garraiatzailearen efektuan oinarrituta daude. Silizioko material eta zuloetako doako elektroi eta zuloen kopurua aldatuz, metodo elektriko edo optikoek errefrakzio indize konplexua alda dezakete, Soref eta Bennett-eko datuak 1550 nanometroko uhin-luzera duen ekuazioetan (1,2) erakutsitako prozesua. Elektroiekin alderatuta, zuloek errefrakziozko indizearen benetako eta irudimenezko aldaketen proportzio handiagoa eragiten dute, hau da, fase aldaketa handiagoa sor dezakete galera aldaketa jakin baterako, berazMach-Zehnder modulatzaileaketa eraztun modulatzaileak, nahiago izaten da zuloak erabiltzeaFase modulatzaileak.
HainbatSilizioa (SI) modulatzaileaMota 10a irudian agertzen dira. Garraiolari injekzio modulatzaile batean, argia siliziozko berezko silizioan dago, oso pin bidegurutze zabal baten barruan, eta elektroiak eta zuloak injektatzen dira. Hala ere, horrelako modulatzaileak motelagoak dira, normalean 500 MHz-ko banda zabalera dutenak, elektroi eta zulo askeak denbora gehiago behar izaten baititu injekzioaren ondoren birkonbinatzeko. Hori dela eta, egitura hori maiz erabiltzen da aldagai optikoen (voa) modulatzaile bat baino. Garraiolariaren agortzaile modulatzaile batean, Argiaren zati bat PN bidegurutze estu batean dago eta PN bidegurutzearen agortzea eremu elektriko aplikatu batek aldatzen du. Moduladore honek 50 GB / s baino gehiagoko abiaduran funtziona dezake, baina atzeko planoko erreko galera du. Vpil tipikoa 2 vm da. Oxido metalikoen erdieroale batek (MODIM) (benetan erdieroale-oxido-erdieroalea) moduladoreak oxido geruza mehea dauka PN bidegurutzean. Garraiolariaren metaketa eta garraiolari agortzea ahalbidetzen du, 0,2 vmm inguruko VπL txikiagoa ahalbidetuz, baina unitateen luzera duten galera optiko altuagoen desabantaila du. Gainera, SIGE xurgapen elektriko modulatzaile elektrikoak daude SIGE (Silicon Germanium Aleazio) Banda ertz mugimenduan oinarrituta. Gainera, grafenoan oinarritzen diren moduluak daude, metalak xurgatzeko eta isolatzaile gardenak xurgatzeko. Hauek mekanismo desberdinen aplikazioen aniztasuna erakusten dute abiadura handiko seinale optikoko modulazioa lortzeko.
10. irudia: (a) Silikonean oinarritutako modulatzaile optikoko diseinuaren eta (b) sekzioen diagrama zeharkako diagrama.
10b irudian silizioan oinarritutako hainbat argi detektagailu erakusten dira. Xurgatzeko materiala Germanium (GE) da. GE-k uhin-luzerak 1,6 mikro inguru xurgatzeko gai da. Ezkerrean agertzen da gaur egungo pin egitura komertzialki arrakastatsuena. GE hazten den p motako silizioz osatuta dago. GE eta SI-k% 4ko desoreka dute, eta dislocation minimizatzeko, sige geruza mehea buffer geruza gisa hazten da lehenengo. N motako dopina GE geruzaren goiko aldean egiten da. Metalezko erdieroale-metalezko (MSM) photodiodo erdian agertzen da eta APD (Avalanche fotodetektorea) eskuinean erakusten da. APD-ko Avalanche eskualdea SI-n dago, eta horrek zarata ezaugarri txikiagoak ditu, III-V. mailako materialak taldeko laugarren eskualdearekin alderatuta.
Gaur egun, ez dago irtenbiderik nabarmenak irabazia optikoa silizio fotonikarekin integratzeko. 11. irudian muntaia mailaren arabera antolatutako hainbat aukera daude. Ezker urrutian, Epitarioki hazitako Germanium (GE) irabazteko material optiko gisa erabiltzen duten integrazio monolitikoak dira. Hurrengo zutabea Wafer Wafer Muntaia da, oxidoa eta lotura organikoa inplikatuz III-V Taldearen Gainaldean. Hurrengo zutabea Chip-to-wafer batzarra da, III-V taldearen txipa silizio-waferaren barrunbean txertatzea eta, ondoren, uhin-egitura mekanizatuz. Lehen hiru zutabeen planteamendu honen abantaila da gailua erabat funtzionala izan daitekeela obraren barruan ebaki aurretik. Eskuineko zutabea txip-txiparen muntaketa da, silikonazko patata frijituak III-V talde-txipetara, baita lentearen eta sareta-bikoteen bidez akoplamendua ere. Aplikazio komertzialen joera grafikoaren eskuinetik ezkerrera mugitzen da irtenbide integratu eta integratuagoetara.
11. irudia: Irabazi optikoa silizioan oinarritutako fotonikan nola integratzen den. Ezkerretik eskuinera mugitzen zarenean, fabrikazio-txertatze puntua pixkanaka mugitzen da prozesuan.
Post ordua: 2012-24-12 uzt.