ఫోటోనిక్ ఇంటిగ్రేటెడ్ సర్క్యూట్ (PIC) మెటీరియల్ సిస్టమ్
సిలికాన్ ఫోటోనిక్స్ అనేది సిలికాన్ పదార్థాలపై ఆధారపడిన సమతల నిర్మాణాలను ఉపయోగించి, వివిధ రకాల విధులను సాధించడానికి కాంతిని నిర్దేశించే ఒక శాస్త్రం. ఫైబర్ ఆప్టిక్ కమ్యూనికేషన్ల కోసం ట్రాన్స్మిటర్లు మరియు రిసీవర్లను రూపొందించడంలో సిలికాన్ ఫోటోనిక్స్ యొక్క అనువర్తనంపై మనం ఇక్కడ దృష్టి సారిస్తాము. ఒక నిర్దిష్ట బ్యాండ్విడ్త్, ఒక నిర్దిష్ట పరిమాణం మరియు ఒక నిర్దిష్ట ధర వద్ద మరింత ప్రసారాన్ని జోడించాల్సిన అవసరం పెరిగేకొద్దీ, సిలికాన్ ఫోటోనిక్స్ ఆర్థికంగా మరింత ఆచరణీయంగా మారుతుంది. ఆప్టికల్ భాగానికి సంబంధించి,ఫోటోనిక్ ఇంటిగ్రేషన్ టెక్నాలజీతప్పనిసరిగా ఉపయోగించాలి, మరియు నేటి చాలా సంబద్ధ ట్రాన్స్సీవర్లు వేర్వేరు LiNbO3/ ప్లానార్ లైట్వేవ్ సర్క్యూట్ (PLC) మాడ్యులేటర్లు మరియు InP/PLC రిసీవర్లను ఉపయోగించి నిర్మించబడ్డాయి.
పటం 1: సాధారణంగా ఉపయోగించే ఫోటోనిక్ ఇంటిగ్రేటెడ్ సర్క్యూట్ (PIC) మెటీరియల్ సిస్టమ్లను చూపుతుంది.
పటం 1 అత్యంత ప్రజాదరణ పొందిన PIC మెటీరియల్ సిస్టమ్లను చూపుతుంది. ఎడమ నుండి కుడికి వరుసగా సిలికాన్-ఆధారిత సిలికా PIC (దీనిని PLC అని కూడా పిలుస్తారు), సిలికాన్-ఆధారిత ఇన్సులేటర్ PIC (సిలికాన్ ఫోటోనిక్స్), లిథియం నియోబేట్ (LiNbO3), మరియు InP మరియు GaAs వంటి III-V గ్రూప్ PIC ఉన్నాయి. ఈ పత్రం సిలికాన్-ఆధారిత ఫోటోనిక్స్పై దృష్టి పెడుతుంది.సిలికాన్ ఫోటోనిక్స్కాంతి సంకేతం ప్రధానంగా సిలికాన్లో ప్రయాణిస్తుంది, దీనికి 1.12 ఎలక్ట్రాన్ వోల్టుల పరోక్ష బ్యాండ్ గ్యాప్ (1.1 మైక్రాన్ల తరంగదైర్ఘ్యంతో) ఉంటుంది. సిలికాన్ను కొలిమిలలో స్వచ్ఛమైన స్ఫటికాల రూపంలో పెంచి, ఆపై వేఫర్లుగా కత్తిరిస్తారు, ఇవి ఈ రోజుల్లో సాధారణంగా 300 మిమీ వ్యాసంలో ఉంటాయి. వేఫర్ ఉపరితలాన్ని ఆక్సీకరణం చేసి సిలికా పొరను ఏర్పరుస్తారు. వేఫర్లలో ఒకదానిపై ఒక నిర్దిష్ట లోతు వరకు హైడ్రోజన్ అణువులను ప్రయోగిస్తారు. ఆ తర్వాత రెండు వేఫర్లను వాక్యూమ్లో కలిపివేస్తారు మరియు వాటి ఆక్సైడ్ పొరలు ఒకదానికొకటి బంధాన్ని ఏర్పరుస్తాయి. హైడ్రోజన్ అయాన్ ఇంప్లాంటేషన్ రేఖ వెంబడి ఈ అమరిక విరిగిపోతుంది. పగులు వద్ద ఉన్న సిలికాన్ పొరను పాలిష్ చేస్తారు, చివరికి సిలికా పొరపై ఉన్న చెక్కుచెదరని సిలికాన్ "హ్యాండిల్" వేఫర్ పైన ఒక పలుచని స్ఫటికాకార Si పొర మిగిలిపోతుంది. ఈ పలుచని స్ఫటికాకార పొర నుండి వేవ్గైడ్లు ఏర్పడతాయి. ఈ సిలికాన్-ఆధారిత ఇన్సులేటర్ (SOI) వేఫర్లు తక్కువ-నష్టం గల సిలికాన్ ఫోటోనిక్స్ వేవ్గైడ్లను సాధ్యం చేసినప్పటికీ, అవి అందించే తక్కువ లీకేజ్ కరెంట్ కారణంగా వాస్తవానికి వీటిని తక్కువ-శక్తి CMOS సర్క్యూట్లలో ఎక్కువగా ఉపయోగిస్తారు.
పటం 2లో చూపిన విధంగా, సిలికాన్ ఆధారిత ఆప్టికల్ వేవ్గైడ్లకు అనేక రకాల రూపాలు సాధ్యమవుతాయి. అవి మైక్రోస్కేల్ జర్మేనియం-డోప్డ్ సిలికా వేవ్గైడ్ల నుండి నానోస్కేల్ సిలికాన్ వైర్ వేవ్గైడ్ల వరకు ఉంటాయి. జర్మేనియంను కలపడం ద్వారా, వీటిని తయారు చేయడం సాధ్యమవుతుంది.ఫోటో డిటెక్టర్లుమరియు విద్యుత్ శోషణమాడ్యులేటర్లుమరియు బహుశా ఆప్టికల్ యాంప్లిఫైయర్లు కూడా. సిలికాన్ను డోపింగ్ చేయడం ద్వారా, ఒకఆప్టికల్ మాడ్యులేటర్తయారు చేయవచ్చు. కింది భాగంలో ఎడమ నుండి కుడికి వరుసగా: సిలికాన్ వైర్ వేవ్గైడ్, సిలికాన్ నైట్రైడ్ వేవ్గైడ్, సిలికాన్ ఆక్సీనైట్రైడ్ వేవ్గైడ్, మందపాటి సిలికాన్ రిడ్జ్ వేవ్గైడ్, పలుచని సిలికాన్ నైట్రైడ్ వేవ్గైడ్ మరియు డోప్డ్ సిలికాన్ వేవ్గైడ్ ఉన్నాయి. పై భాగంలో, ఎడమ నుండి కుడికి, డిప్లీషన్ మాడ్యులేటర్లు, జెర్మేనియం ఫోటోడిటెక్టర్లు, మరియు జెర్మేనియం ఉన్నాయి.ఆప్టికల్ యాంప్లిఫైయర్లు.
పటం 2: సిలికాన్ ఆధారిత ఆప్టికల్ వేవ్గైడ్ శ్రేణి యొక్క అడ్డుకోత, ఇది సాధారణ ప్రసార నష్టాలు మరియు వక్రీభవన సూచికలను చూపుతుంది.
పోస్ట్ చేసిన సమయం: జూలై-15-2024