ఫోటోనిక్ ఇంటిగ్రేటెడ్ సర్క్యూట్ (PIC) మెటీరియల్ సిస్టమ్

ఫోటోనిక్ ఇంటిగ్రేటెడ్ సర్క్యూట్ (PIC) మెటీరియల్ సిస్టమ్

సిలికాన్ ఫోటోనిక్స్ అనేది వివిధ రకాల విధులను సాధించడానికి ప్రత్యక్ష కాంతికి సిలికాన్ పదార్థాల ఆధారంగా ప్లానర్ నిర్మాణాలను ఉపయోగించే ఒక విభాగం. ఫైబర్ ఆప్టిక్ కమ్యూనికేషన్‌ల కోసం ట్రాన్స్‌మిటర్‌లు మరియు రిసీవర్‌లను రూపొందించడంలో సిలికాన్ ఫోటోనిక్స్ అప్లికేషన్‌పై మేము ఇక్కడ దృష్టి పెడుతున్నాము. ఇచ్చిన బ్యాండ్‌విడ్త్, ఇచ్చిన పాదముద్ర మరియు ఇచ్చిన ధర వద్ద మరింత ప్రసారాన్ని జోడించాల్సిన అవసరం ఉన్నందున, సిలికాన్ ఫోటోనిక్స్ మరింత ఆర్థికంగా మంచిగా మారుతుంది. ఆప్టికల్ భాగం కోసం,ఫోటోనిక్ ఇంటిగ్రేషన్ టెక్నాలజీతప్పక ఉపయోగించాలి మరియు ఈ రోజు చాలా పొందికైన ట్రాన్స్‌సీవర్‌లు ప్రత్యేక LiNbO3/ ప్లానర్ లైట్-వేవ్ సర్క్యూట్ (PLC) మాడ్యులేటర్‌లు మరియు InP/PLC రిసీవర్‌లను ఉపయోగించి నిర్మించబడ్డాయి.

మూర్తి 1: సాధారణంగా ఉపయోగించే ఫోటోనిక్ ఇంటిగ్రేటెడ్ సర్క్యూట్ (PIC) మెటీరియల్ సిస్టమ్‌లను చూపుతుంది.

మూర్తి 1 అత్యంత ప్రజాదరణ పొందిన PIC మెటీరియల్ సిస్టమ్‌లను చూపుతుంది. ఎడమ నుండి కుడికి సిలికాన్-ఆధారిత సిలికా PIC (PLC అని కూడా పిలుస్తారు), సిలికాన్-ఆధారిత ఇన్సులేటర్ PIC (సిలికాన్ ఫోటోనిక్స్), లిథియం నియోబేట్ (LiNbO3), మరియు III-V గ్రూప్ PIC, InP మరియు GaAs వంటివి. ఈ కాగితం సిలికాన్ ఆధారిత ఫోటోనిక్స్‌పై దృష్టి పెడుతుంది. లోసిలికాన్ ఫోటోనిక్స్, లైట్ సిగ్నల్ ప్రధానంగా సిలికాన్‌లో ప్రయాణిస్తుంది, ఇది 1.12 ఎలక్ట్రాన్ వోల్ట్‌ల పరోక్ష బ్యాండ్ గ్యాప్‌ను కలిగి ఉంటుంది (1.1 మైక్రాన్ల తరంగదైర్ఘ్యంతో). సిలికాన్ ఫర్నేస్‌లలో స్వచ్ఛమైన స్ఫటికాల రూపంలో పెరుగుతుంది మరియు తరువాత పొరలుగా కత్తిరించబడుతుంది, ఇవి నేడు సాధారణంగా 300 మిమీ వ్యాసం కలిగి ఉంటాయి. పొర ఉపరితలం ఆక్సీకరణం చెంది సిలికా పొరను ఏర్పరుస్తుంది. పొరలలో ఒకటి కొంత లోతు వరకు హైడ్రోజన్ అణువులతో పేలింది. రెండు పొరలు వాక్యూమ్‌లో కలిసిపోతాయి మరియు వాటి ఆక్సైడ్ పొరలు ఒకదానికొకటి బంధించబడతాయి. హైడ్రోజన్ అయాన్ ఇంప్లాంటేషన్ లైన్ వెంట అసెంబ్లీ విచ్ఛిన్నమవుతుంది. పగుళ్ల వద్ద ఉన్న సిలికాన్ పొర పాలిష్ చేయబడుతుంది, చివరికి సిలికా పొర పైన చెక్కుచెదరకుండా ఉన్న సిలికాన్ "హ్యాండిల్" పొర పైన స్ఫటికాకార Si యొక్క పలుచని పొరను వదిలివేస్తుంది. ఈ సన్నని స్ఫటికాకార పొర నుండి వేవ్‌గైడ్‌లు ఏర్పడతాయి. ఈ సిలికాన్-ఆధారిత ఇన్సులేటర్ (SOI) పొరలు తక్కువ-నష్టం కలిగిన సిలికాన్ ఫోటోనిక్స్ వేవ్‌గైడ్‌లను సాధ్యం చేస్తాయి, అయితే అవి అందించే తక్కువ లీకేజ్ కరెంట్ కారణంగా తక్కువ-పవర్ CMOS సర్క్యూట్‌లలో ఇవి సాధారణంగా ఉపయోగించబడతాయి.

మూర్తి 2లో చూపిన విధంగా సిలికాన్-ఆధారిత ఆప్టికల్ వేవ్‌గైడ్‌ల యొక్క అనేక రూపాలు ఉన్నాయి. అవి మైక్రోస్కేల్ జెర్మేనియం-డోప్డ్ సిలికా వేవ్‌గైడ్‌ల నుండి నానోస్కేల్ సిలికాన్ వైర్ వేవ్‌గైడ్‌ల వరకు ఉంటాయి. జెర్మేనియం కలపడం ద్వారా, తయారు చేయడం సాధ్యపడుతుందిఫోటో డిటెక్టర్లుమరియు విద్యుత్ శోషణమాడ్యులేటర్లు, మరియు బహుశా ఆప్టికల్ యాంప్లిఫయర్లు కూడా. డోపింగ్ సిలికాన్ ద్వారా, ఒకఆప్టికల్ మాడ్యులేటర్తయారు చేయవచ్చు. దిగువ ఎడమ నుండి కుడికి: సిలికాన్ వైర్ వేవ్‌గైడ్, సిలికాన్ నైట్రైడ్ వేవ్‌గైడ్, సిలికాన్ ఆక్సినైట్రైడ్ వేవ్‌గైడ్, మందపాటి సిలికాన్ రిడ్జ్ వేవ్‌గైడ్, సన్నని సిలికాన్ నైట్రైడ్ వేవ్‌గైడ్ మరియు డోప్డ్ సిలికాన్ వేవ్‌గైడ్. ఎగువన, ఎడమ నుండి కుడికి, క్షీణత మాడ్యులేటర్లు, జెర్మేనియం ఫోటోడెటెక్టర్లు మరియు జెర్మేనియం ఉన్నాయి.ఆప్టికల్ యాంప్లిఫయర్లు.

మూర్తి 2: సిలికాన్-ఆధారిత ఆప్టికల్ వేవ్‌గైడ్ సిరీస్ యొక్క క్రాస్-సెక్షన్, విలక్షణమైన ప్రచార నష్టాలు మరియు వక్రీభవన సూచికలను చూపుతుంది.