Ihe na-arụ ọrụ na silicon photonics

Ihe na-arụ ọrụ na silicon photonics

Ihe ndị dị na Photonics na-ezo aka kpọmkwem na mmekọrịta dị n'etiti ìhè na ihe. Ihe a na-ahụkarị na photonics bụ ihe na-eme ka ihe dị n'ime ya dị ka optical modulator. Ihe niile dabere na silicon ugbu andị na-eme ka ihe na-arụ ọrụ ngwa anyadabere na mmetụta plasma free carrier. Ịgbanwe ọnụọgụ nke elektrọn efu na oghere dị na ihe silicon site na doping, ụzọ eletriki ma ọ bụ anya nwere ike ịgbanwe ndeksi refractive mgbagwoju anya ya, usoro egosiri na nha nhata (1,2) enwetara site na itinye data sitere na Soref na Bennett na ogologo ebili mmiri nke nanomita 1550. Ma e jiri ya tụnyere elektrọn, oghere na-akpata nnukwu akụkụ nke mgbanwe ndoksi refractive n'ezie na nke a na-eche n'echiche, ya bụ, ha nwere ike imepụta mgbanwe nkebi ka ukwuu maka mgbanwe mfu enyere, yabụ naNdị na-eme ihe nhazi Mach-Zehnderna ihe ndị na-eme ka ọ dị mma, a na-ahọrọkarị iji oghere mee yandị na-eme mgbanwe usoro.

Ụdị dị iche icheihe na-eme ka silicon (Si) rụọ ọrụụdị dị iche iche dị na Foto 10A. N'ime ihe na-eme ka ihe na-agbagharị agbagharị, ìhè dị na silicon dị n'ime njikọ pin sara mbara, a na-agbakwa elektrọn na oghere. Agbanyeghị, ihe ndị na-eme ka ihe na-agbagharị agbagharị dị otú ahụ nwayọ nwayọ, na-enwekarị bandwit nke 500 MHz, n'ihi na elektrọn efu na oghere na-ewe oge iji jikọta ọzọ mgbe a gbasịrị ya. Ya mere, a na-ejikarị ihe owuwu a eme ihe dị ka ihe na-eme ka ihe na-agbagharị agbagharị (VOA) kama ihe na-eme ka ihe na-agbagharị agbagharị. N'ime ihe na-eme ka ihe na-agbagharị agbagharị, akụkụ ọkụ dị na njikọ pn dị warara, a na-agbanwekwa obosara mbelata nke njikọ pn site na mpaghara eletriki etinyere. Ihe na-eme ka ihe na-agbagharị agbagharị a nwere ike ịrụ ọrụ na ọsọ karịrị 50Gb/s, mana ọ nwere nnukwu mfu ntinye ndabere. Vpil nkịtị bụ 2 V-cm. Ihe na-eme ka ihe na-agbagharị agbagharị nke metal oxide semiconductor (MOS) (n'ezie semiconductor-oxide-semiconductor) nwere akwa oxide dị gịrịgịrị na njikọ pn. Ọ na-enye ohere ka ụfọdụ ndị na-ebu ibu yana mbelata ibu, na-enye ohere ka obere VπL dị ihe dị ka 0.2 V-cm, mana ọ nwere ọghọm nke mfu anya dị elu na ikike dị elu kwa ogologo nkeji. Na mgbakwunye, enwere ndị na-eme ka SiGe eletriki absorption modulators dabere na mmegharị akụkụ band SiGe (silicon Germanium alloy). Na mgbakwunye, enwere ndị na-eme ka graphene gbanwee n'etiti ọla ndị na-amịkọrọ na ihe na-egbochi ìhè. Ndị a na-egosi ụdị dị iche iche nke ngwa nke usoro dị iche iche iji nweta mgbanwe mgbaàmà anya dị elu, obere mfu.

Foto nke 10: (A) eserese nke akụkụ dị iche iche nke atụmatụ modulator optical dabere na silicon na (B) eserese nke akụkụ dị iche iche nke atụmatụ nchọpụta optical.

E gosiri ọtụtụ ihe nchọpụta ọkụ dabere na silicon na Foto 10B. Ihe na-amịkọrọ ihe bụ germanium (Ge). Ge nwere ike ịmịkọrọ ìhè na ogologo ebili mmiri ruo ihe dị ka microns 1.6. Egosiri n'aka ekpe bụ nhazi pin kacha aga nke ọma taa. Ejiri silicon doped ụdị P mee ya nke Ge na-eto. Ge na Si nwere enweghị njikọ lattice 4%, iji belata mwepụ ahụ, a na-ebu ụzọ akụ obere SiGe dị ka oyi akwa buffer. A na-eme doping ụdị N n'elu oyi akwa Ge. E gosiri photodiode metal-semiconductor-metal (MSM) n'etiti, yana APD (Ihe nchọpụta foto nke nnukwu mmiri ozuzo) dị n'aka nri. Mpaghara nnukwu mmiri dị na APD dị na Si, nke nwere obere njirimara mkpọtụ ma e jiri ya tụnyere mpaghara nnukwu mmiri dị na ihe ndị dị na Group III-V.

Ugbu a, enweghị ngwọta nwere uru doro anya na ijikọta uru anya na silicon photonics. Foto nke 11 na-egosi ọtụtụ nhọrọ enwere ike ịhazi site na ọkwa njikọta. N'aka ekpe dị n'akụkụ aka ekpe bụ njikọta monolithic nke gụnyere iji epitaxially grown germanium (Ge) dị ka ihe gain optical, erbium-doped (Er) glass waveguides (dịka Al2O3, nke chọrọ mgbapụta anya), na gallium arsenide (GaAs) quantum dots toro epitaxially. Kọlụm na-esote bụ mgbakọ wafer na wafer, nke gụnyere njikọ oxide na organic na mpaghara uru otu III-V. Kọlụm na-esote bụ mgbakọ chip-to-wafer, nke gụnyere itinye mgbawa otu III-V n'ime oghere nke wafer silicon wee rụzie nhazi waveguide. Uru nke ụzọ kọlụm atọ mbụ a bụ na enwere ike ịnwale ngwaọrụ ahụ nke ọma n'ime wafer tupu e bee ya. Kọlụm kachasị aka nri bụ mgbakọ chip-to-chip, gụnyere njikọ kpọmkwem nke chips silicon na ibe otu III-V, yana ijikọ site na lens na njikọ grating. Usoro a na-eji eme ngwa azụmaahịa na-aga site n'aka nri gaa n'aka ekpe nke chaatị ahụ gaa na ngwọta ndị ọzọ jikọtara ọnụ ma jikọta ọnụ.

Foto nke 11: Otu esi etinye uru anya n'ime photonics dabere na silicon. Ka ị na-aga site n'aka ekpe gaa n'aka nri, ebe ntinye mmepụta na-alaghachi azụ nwayọ nwayọ n'usoro ahụ.