Karolo e sebetsang ea silicon photonics

Karolo e sebetsang ea silicon photonics

Likarolo tse sebetsang tsa Photonics li bua ka ho khetheha ka likamano tse matla tse entsoeng ka boomo pakeng tsa leseli le taba. Karolo e tloaelehileng e sebetsang ea photonics ke modulator ea optical. Tsohle tse thehiloeng ho silicon ea hona joaleli-modulator tsa opticalli thehiloe holim'a phello ea plasma free carrier. Ho fetola palo ea lielektrone tse lokolohileng le masoba ka har'a thepa ea silicon ka ho sebelisa doping, mekhoa ea motlakase kapa ea optical ho ka fetola index ea eona e rarahaneng ea refractive, e leng ts'ebetso e bontšitsoeng ho li-equation (1,2) e fumanoeng ka ho kenya data ho tsoa ho Soref le Bennett ka bolelele ba bolelele ba li-nanometer tse 1550. Ha ho bapisoa le lielektrone, masoba a baka karolo e kholo ea liphetoho tsa 'nete le tse inahaneloang tsa index ea refractive, ke hore, li ka hlahisa phetoho e kholo ea mohato bakeng sa phetoho e fanoeng ea tahlehelo, kahoo hoLi-modulator tsa Mach-Zehnderle di-modulator tsa lesale, hangata ho kgethwa ho sebedisa masoba ho etsali-modulator tsa mohato.

Mefuta e fapanengmodulator ea silicon (Si)Mefuta e bontšitsoe ho Setšoantšo sa 10A. Ho modulator ea ente ea carrier, leseli le fumaneha ka har'a silicon ea tlhaho ka har'a kopano e pharaletseng haholo ea pin, 'me lielektrone le masoba lia kenngoa. Leha ho le joalo, li-modulator tse joalo li lieha, hangata ka bandwidth ea 500 MHz, hobane lielektrone tse lokolohileng le masoba li nka nako e telele ho kopana hape kamora ente. Ka hona, sebopeho sena hangata se sebelisoa e le attenuator ea optical e feto-fetohang (VOA) ho fapana le modulator. Ho modulator ea ho fokotseha ha carrier, karolo ea leseli e fumaneha kopanong e moqotetsane ea pn, 'me bophara ba ho fokotseha ha kopano ea pn bo fetoloa ke tšimo ea motlakase e sebelisitsoeng. Modulator ena e ka sebetsa ka lebelo le fetang 50Gb/s, empa e na le tahlehelo e phahameng ea ho kenya mokokotlo. Vpil e tloaelehileng ke 2 V-cm. Modulator ea semiconductor ea tšepe (MOS) (ha e le hantle semiconductor-oxide-semiconductor) e na le lera le lesesaane la oxide kopanong ea pn. E dumella ho bokellana ha carrier hammoho le ho fokotseha ha carrier, e leng se dumellang VπL e nyane ya hoo e ka bang 0.2 V-cm, empa e na le bothata ba tahlehelo e phahameng ya optical le capacitance e phahameng ka bolelele ba yuniti. Ho phaella moo, ho na le di-modulator tsa ho monya motlakase tsa SiGe tse itshetlehileng hodima motsamao wa lebanta la SiGe (silicon Germanium alloy). Ho phaella moo, ho na le di-modulator tsa graphene tse itshetlehileng ka graphene ho fetola pakeng tsa ditshipi tse monyang le di-insulator tse bonaletsang. Tsena di bontsha mefutafuta ya ditshebediso tsa mekgwa e fapaneng ho fihlella modulation ya letshwao la optical e potlakileng haholo, e sa lahleheng haholo.

Setšoantšo sa 10: (A) Setšoantšo sa likarolo tse tšekaletseng tsa meralo e fapaneng ea modulator ea optical e thehiloeng ho silicon le (B) setšoantšo sa likarolo tse tšekaletseng tsa meralo ea detector ea optical.

Di-detector tse 'maloa tsa mabone tse thehiloeng ho silicon li bontšitsoe ho Setšoantšo sa 10B. Thepa e monyang ke germanium (Ge). Ge e khona ho monya leseli maqhubung a bolelele ba maqhubu ho fihlela ho li-micron tse ka bang 1.6. Ka letsohong le letšehali ke sebopeho sa phini se atlehileng ka ho fetisisa khoebong kajeno. E entsoe ka silicon e nang le mofuta oa P eo Ge e melang ho eona. Ge le Si li na le ho se lumellane ha lattice ea 4%, 'me e le ho fokotsa ho falla, lera le lesesaane la SiGe le lengoa pele e le lera la buffer. Ho sebelisoa ha mofuta oa N ho etsoa ka holimo ho lera la Ge. Photodiode ea tšepe-semiconductor-metal (MSM) e bontšoa bohareng, 'me APD (sesebelisoa sa ho lemoha foto sa avalanche) e bonts'itsoe ka ho le letona. Sebaka sa lehloa le thellang ka har'a APD se fumaneha Si, e nang le litšobotsi tse tlase tsa lerata ha e bapisoa le sebaka sa lehloa le thellang ka har'a thepa ea motheo ea Sehlopha sa III-V.

Hona jwale, ha ho na ditharollo tse nang le melemo e totobetseng ya ho kopanya phihlello ya optical le silicon photonics. Setšoantšo sa 11 se bontsha dikgetho tse mmalwa tse ka bang teng tse hlophisitsweng ka boemo ba kopano. Ka ho le letshehadi ho na le dikopano tsa monolithic tse kenyeletsang tshebediso ya germanium (Ge) e hodisitsweng ka epitaxially e le thepa ya phihlello ya optical, di-waveguides tsa khalase tse nang le erbium-doped (Er) (tse kang Al2O3, e hlokang ho pompa ha optical), le matheba a quantum a gallium arsenide (GaAs) a hodisitsweng ka epitaxially. Kholomo e latelang ke kopano ya wafer ho ya ho wafer, e kenyeletsang ho kopanya oxide le organic sebakeng sa phihlello ya sehlopha sa III-V. Kholomo e latelang ke kopano ya chip-to-wafer, e kenyeletsang ho kenya chip ya sehlopha sa III-V ka hara cavity ya wafer ya silicon ebe o lokisa sebopeho sa waveguide. Molemo wa mokgwa ona wa pele wa dikholomo tse tharo ke hore sesebediswa se ka lekwa ka botlalo ka hare ho wafer pele se seha. Kholomo e ka ho le letona ka ho fetisisa ke kopano ya chip-to-chip, ho kenyeletswa le ho kopanya ka ho toba di-chip tsa silicon ho di-chip tsa sehlopha sa III-V, hammoho le ho kopanya ka lense le di-couplers tsa grating. Mokhoa oa ho sebelisa lits'ebetso tsa khoebo o ntse o tloha ka letsohong le letona ho ea ka letsohong le letšehali la chate ho ea litharollong tse kopaneng le tse kopaneng haholoanyane.

Setšoantšo sa 11: Kamoo phaello ea optical e kopanngoang kateng le li-photonics tse thehiloeng ho silicon. Ha u ntse u tloha ka letsohong le letšehali ho ea ho le letona, ntlha ea tlhahiso ea tlhahiso e khutlela morao butle-butle ts'ebetsong.