Walax firfircoon oo Silicon Photonics ah

Walax firfircoon oo Silicon Photonics ah

Qaybaha firfircoon ee Photonics waxay si gaar ah u tilmaamayaan isdhexgalka firfircoon ee si ula kac ah loogu talagalay iftiinka iyo walxaha. Qayb firfircoon oo caadi ah oo photonics ah waa modulator indhaha ah. Dhammaan qaybaha hadda ku salaysan silicon-kamodulators indhahawaxay ku salaysan yihiin saameynta side-ka xorta ah ee balaasmaha. Beddelidda tirada elektaroonada xorta ah iyo godadka ku jira walaxda silikoon iyadoo la adeegsanayo doping, hababka korontada ama indhaha waxay beddeli karaan tusmada isku dhafan ee refractive, habka lagu muujiyay isle'egyada (1,2) ee lagu helay ku habboonaanta xogta laga helay Soref iyo Bennett mowjad dhan 1550 nanometer. Marka la barbardhigo elektaroonada, godadku waxay sababaan saami weyn oo ka mid ah isbeddellada tusmada refractive-ka dhabta ah iyo kuwa male-awaalka ah, taas oo ah, waxay soo saari karaan isbeddel marxaladeed oo weyn oo loogu talagalay isbeddel khasaare la bixiyay, sidaa darteed gudahaModulator-yada Mach-Zehnderiyo qalabka wax lagu beddelo, badanaa waxaa la door bidaa in la isticmaalo godad si loo sameeyomodulators-ka wejiga.

Noocyada kala duwanmodulator-ka silikoon (Si)Noocyada waxaa lagu muujiyay Jaantuska 10A. Qalabka lagu duro qalabka lagu shubo, iftiinku wuxuu ku yaal silicon gudaha ah oo ku jira isgoys aad u ballaaran oo biin ah, elektaroonada iyo godadkana waa la isku duraa. Si kastaba ha ahaatee, qalabka noocan oo kale ah waa mid gaabis ah, badanaa leh ballaca 500 MHz, sababtoo ah elektaroonada xorta ah iyo godadka waxay qaataan waqti dheer in dib loo isku daro ka dib duritaanka. Sidaa darteed, qaab-dhismeedkan waxaa badanaa loo isticmaalaa sidii qalab indhaha oo isbeddela (VOA) halkii laga isticmaali lahaa qalab. Qalabka lagu yareeyo qiiqa, qaybta iftiinka waxay ku taal isgoyska pn ee cidhiidhiga ah, ballaca dhimitaanka ee isgoyska pn waxaa beddela goob koronto oo la adeegsaday. Qalabkani wuxuu ku shaqayn karaa xawaare ka badan 50Gb/s, laakiin wuxuu leeyahay khasaare gelinta asalka oo sarreeya. Vpil-ka caadiga ah waa 2 V-cm. Qalabka lagu shubo ee birta ah ee oksaydhka (MOS) (dhab ahaantii waa semiconductor-oxide-semiconductor) wuxuu ka kooban yahay lakab oksaydh oo khafiif ah oo ku jira isgoyska pn. Waxay u oggolaanaysaa ururinta qaar ka mid ah side-yaasha iyo sidoo kale dhimista side-yaasha, taasoo u oggolaanaysa VπL yar oo qiyaastii ah 0.2 V-cm, laakiin waxay leedahay faa'iido darro ah khasaarooyin sare oo indhaha ah iyo awood sare oo dherer kasta ah. Intaa waxaa dheer, waxaa jira modulators nuugista korontada ee SiGe oo ku salaysan dhaqdhaqaaqa geeska band SiGe (silicon Germanium alloy). Intaa waxaa dheer, waxaa jira modulators graphene oo ku tiirsan graphene si ay u kala beddelaan biraha nuugaya iyo insulators hufan. Kuwani waxay muujinayaan kala duwanaanshaha codsiyada hababka kala duwan si loo gaaro habaynta calaamadaha indhaha ee xawaaraha sare leh, luminta yar.

Jaantuska 10: (A) Jaantuska isdhaafka ah ee naqshadaha kala duwan ee modulator-ka indhaha ee ku salaysan silikoon iyo (B) Jaantuska isdhaafka ah ee naqshadaha ogaanshaha indhaha.

Dhowr qalab oo iftiin ah oo ku salaysan silikoon ayaa lagu muujiyay Jaantuska 10B. Maaddada nuugaysa waa germanium (Ge). Ge waxay awood u leedahay inay nuugto iftiinka mowjadaha ilaa 1.6 microns. Dhinaca bidixda ayaa ah qaab-dhismeedka biinka ugu guulaha badan maanta. Waxay ka kooban tahay silikoon nooca P ah oo Ge uu ku korayo. Ge iyo Si waxay leeyihiin isku dheelitir la'aan shaati ah oo 4% ah, si loo yareeyo kala-baxa, lakab khafiif ah oo SiGe ah ayaa marka hore loo beeraa sidii lakab kayd ah. Doping nooca N-ga ah ayaa lagu sameeyaa dusha sare ee lakabka Ge. Photodiode bir-semiconductor-birta (MSM) ayaa lagu muujiyay bartamaha, iyo APD (Sawir-qaadaha barafka) ayaa lagu muujiyay dhanka midig. Gobolka barafka ee APD wuxuu ku yaal Si, kaas oo leh astaamo buuq oo hooseeya marka loo eego gobolka barafka ee walxaha asaasiga ah ee Kooxda III-V.

Waqtigan xaadirka ah, ma jiraan xalal leh faa'iidooyin muuqda oo ku saabsan isku-darka faa'iidada indhaha iyo silicon photonics. Jaantuska 11 wuxuu muujinayaa dhowr ikhtiyaar oo suurtagal ah oo loo habeeyey heerka isu-imaatinka. Dhinaca bidixda fog waxaa ku yaal isku-darka monolithic oo ay ku jiraan isticmaalka germanium-ka epitaxially beeray (Ge) sida walxaha faa'iidada indhaha, hagaha muraayadaha erbium-doped (Er) (sida Al2O3, oo u baahan bamgareynta indhaha), iyo dhibcaha quantum-ka ee gallium arsenide (GaAs) ee epitaxially beeray. Tiirka xiga waa isu-imaatinka wafer ilaa wafer, oo ku lug leh isku-xidhka oksaydhka iyo organic ee gobolka faa'iidada kooxda III-V. Tiirka xiga waa isu-imaatinka chip-to-wafer, kaas oo ku lug leh ku-gelinta chip-ka kooxda III-V godka wafer-ka silicon ka dibna farsamaynta qaab-dhismeedka hagaha waveguide. Faa'iidada habkan saddexda tiir ee ugu horreeya ayaa ah in qalabku si buuxda u shaqayn karo gudaha wafer-ka ka hor inta aan la jarin. Tiirka ugu midig waa isu-imaatinka chip-to-chip, oo ay ku jiraan isku-xidhka tooska ah ee chips-ka silicon ee chips-ka kooxda III-V, iyo sidoo kale isku-xidhka muraayadaha iyo isku-xidhka shabagga. Isbeddelka ku yimid codsiyada ganacsiga ayaa ka socda dhinaca midig ilaa bidix ee jaantuska una gudbaya xalal isku dhafan oo isku dhafan.

Jaantuska 11: Sida faa'iidada indhaha loogu daro photonics-ka ku salaysan silicon. Markaad ka dhaqaaqdo bidix ilaa midig, barta gelinta wax soo saarka ayaa si tartiib tartiib ah dib ugu soo laabanaysa habka.