ఫోటోనిక్ ఇంటిగ్రేటెడ్ సర్క్యూట్ (PIC) మెటీరియల్ సిస్టమ్

ఫోటోనిక్ ఇంటిగ్రేటెడ్ సర్క్యూట్ (PIC) మెటీరియల్ సిస్టమ్

సిలికాన్ ఫోటోనిక్స్ అనేది సిలికాన్ పదార్థాల ఆధారంగా సమతల నిర్మాణాలను ఉపయోగించి వివిధ విధులను సాధించడానికి కాంతిని నిర్దేశిస్తుంది. ఫైబర్ ఆప్టిక్ కమ్యూనికేషన్ల కోసం ట్రాన్స్మిటర్లు మరియు రిసీవర్లను సృష్టించడంలో సిలికాన్ ఫోటోనిక్స్ యొక్క అనువర్తనంపై మేము ఇక్కడ దృష్టి పెడతాము. ఇచ్చిన బ్యాండ్‌విడ్త్, ఇచ్చిన పాదముద్ర మరియు ఇచ్చిన ఖర్చు వద్ద మరిన్ని ప్రసారాలను జోడించాల్సిన అవసరం పెరిగేకొద్దీ, సిలికాన్ ఫోటోనిక్స్ మరింత ఆర్థికంగా మంచిగా మారుతుంది. ఆప్టికల్ భాగానికి,ఫోటోనిక్ ఇంటిగ్రేషన్ టెక్నాలజీఉపయోగించాలి, మరియు నేడు చాలా కోహెరెంట్ ట్రాన్స్‌సీవర్‌లు ప్రత్యేక LiNbO3/ ప్లానార్ లైట్-వేవ్ సర్క్యూట్ (PLC) మాడ్యులేటర్‌లు మరియు InP/PLC రిసీవర్‌లను ఉపయోగించి నిర్మించబడ్డాయి.

చిత్రం 1: సాధారణంగా ఉపయోగించే ఫోటోనిక్ ఇంటిగ్రేటెడ్ సర్క్యూట్ (PIC) పదార్థ వ్యవస్థలను చూపుతుంది.

చిత్రం 1 అత్యంత ప్రజాదరణ పొందిన PIC పదార్థ వ్యవస్థలను చూపిస్తుంది. ఎడమ నుండి కుడికి సిలికాన్-ఆధారిత సిలికా PIC (దీనిని PLC అని కూడా పిలుస్తారు), సిలికాన్-ఆధారిత ఇన్సులేటర్ PIC (సిలికాన్ ఫోటోనిక్స్), లిథియం నియోబేట్ (LiNbO3), మరియు III-V గ్రూప్ PIC, InP మరియు GaAs వంటివి ఉన్నాయి. ఈ పత్రం సిలికాన్-ఆధారిత ఫోటోనిక్స్ పై దృష్టి పెడుతుంది. Inసిలికాన్ ఫోటోనిక్స్, కాంతి సంకేతం ప్రధానంగా సిలికాన్‌లో ప్రయాణిస్తుంది, ఇది 1.12 ఎలక్ట్రాన్ వోల్ట్ల పరోక్ష బ్యాండ్ గ్యాప్ కలిగి ఉంటుంది (1.1 మైక్రాన్ల తరంగదైర్ఘ్యంతో). సిలికాన్‌ను ఫర్నేసులలో స్వచ్ఛమైన స్ఫటికాల రూపంలో పెంచుతారు మరియు తరువాత వేఫర్‌లుగా కట్ చేస్తారు, ఇవి నేడు సాధారణంగా 300 మిమీ వ్యాసం కలిగి ఉంటాయి. వేఫర్ ఉపరితలం సిలికా పొరను ఏర్పరచడానికి ఆక్సీకరణం చెందుతుంది. వేఫర్‌లలో ఒకటి హైడ్రోజన్ అణువులతో ఒక నిర్దిష్ట లోతు వరకు బాంబు దాడి చేయబడుతుంది. రెండు వేఫర్‌లు వాక్యూమ్‌లో కలిసిపోతాయి మరియు వాటి ఆక్సైడ్ పొరలు ఒకదానికొకటి బంధించబడతాయి. అసెంబ్లీ హైడ్రోజన్ అయాన్ ఇంప్లాంటేషన్ లైన్ వెంట విరిగిపోతుంది. క్రాక్ వద్ద ఉన్న సిలికాన్ పొరను పాలిష్ చేస్తారు, చివరికి సిలికా పొర పైన చెక్కుచెదరకుండా ఉన్న సిలికాన్ "హ్యాండిల్" వేఫర్ పైన స్ఫటికాకార Si యొక్క పలుచని పొరను వదిలివేస్తుంది. ఈ సన్నని స్ఫటికాకార పొర నుండి వేవ్‌గైడ్‌లు ఏర్పడతాయి. ఈ సిలికాన్-ఆధారిత ఇన్సులేటర్ (SOI) వేఫర్‌లు తక్కువ-నష్టం సిలికాన్ ఫోటోనిక్స్ వేవ్‌గైడ్‌లను సాధ్యం చేస్తాయి, అయితే అవి అందించే తక్కువ లీకేజ్ కరెంట్ కారణంగా అవి వాస్తవానికి తక్కువ-శక్తి CMOS సర్క్యూట్‌లలో ఎక్కువగా ఉపయోగించబడతాయి.

చిత్రం 2లో చూపిన విధంగా సిలికాన్ ఆధారిత ఆప్టికల్ వేవ్‌గైడ్‌ల యొక్క అనేక రూపాలు ఉన్నాయి. అవి మైక్రోస్కేల్ జెర్మేనియం-డోప్డ్ సిలికా వేవ్‌గైడ్‌ల నుండి నానోస్కేల్ సిలికాన్ వైర్ వేవ్‌గైడ్‌ల వరకు ఉంటాయి. జెర్మేనియంను కలపడం ద్వారా, దీనిని తయారు చేయడం సాధ్యమవుతుందిఫోటో డిటెక్టర్లుమరియు విద్యుత్ శోషణమాడ్యులేటర్లు, మరియు బహుశా ఆప్టికల్ యాంప్లిఫైయర్లు కూడా. సిలికాన్‌ను డోపింగ్ చేయడం ద్వారా, ఒకఆప్టికల్ మాడ్యులేటర్తయారు చేయవచ్చు. దిగువ ఎడమ నుండి కుడికి: సిలికాన్ వైర్ వేవ్‌గైడ్, సిలికాన్ నైట్రైడ్ వేవ్‌గైడ్, సిలికాన్ ఆక్సినిట్రైడ్ వేవ్‌గైడ్, మందపాటి సిలికాన్ రిడ్జ్ వేవ్‌గైడ్, సన్నని సిలికాన్ నైట్రైడ్ వేవ్‌గైడ్ మరియు డోప్డ్ సిలికాన్ వేవ్‌గైడ్. ఎగువన, ఎడమ నుండి కుడికి, డిప్లిషన్ మాడ్యులేటర్లు, జెర్మేనియం ఫోటోడెటెక్టర్లు మరియు జెర్మేనియం ఉన్నాయి.ఆప్టికల్ యాంప్లిఫైయర్లు.

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