Ntho e sebetsang ea silicon photonics

Ntho e sebetsang ea silicon photonics

Likarolo tse sebetsang tsa Photonics li bua ka ho khetheha litšebelisano tse matla tse entsoeng ka boomo lipakeng tsa leseli le ntho. Karolo e tloaelehileng e sebetsang ea photonics ke modulator ea optical. Tsohle tse teng hona joale li thehiloe ka siliconli-modulators tsa opticalli ipapisitse le phello ea sejari sa mahala sa plasma. Ho fetola palo ea li-electrone tse sa lefelloeng le masoba ka thepa ea silicon ka ho sebelisa doping, mekhoa ea motlakase kapa ea optical e ka fetola index ea eona e rarahaneng ea refractive, e leng mokhoa o bontšitsoeng ka li-equations (1,2) tse fumanoang ka ho kenya lintlha tse tsoang ho Soref le Bennett ka bolelele ba 1550 nanometers. . Ha ho bapisoa le li-electrone, masoba a baka karolo e kholoanyane ea liphetoho tsa index ea 'nete le e nahanang, ke hore, li ka hlahisa phetoho e kholoanyane bakeng sa phetoho e fanoeng, kahoo hoLi-modulators tsa Mach-Zehnderle li-modulators tsa ring, hangata ho khethoa ho sebelisa masoba ho etsali-modulator tsa mekhahlelo.

Tse fapa-fapanengsilicon (Si) modulatormefuta e bontšitsoeng ho Figure 10A. Modulator ea ente e tsamaisang thepa, leseli le fumaneha ka har'a silicon ea kahare ka har'a mateano a phini e sephara haholo, 'me lielektrone le masoba lia kenngoa. Leha ho le joalo, li-modulator tse joalo li tsamaea butle, hangata li na le bandwidth ea 500 MHz, hobane lielektrone tsa mahala le masoba li nka nako e telele ho kopana hape kamora ente. Ka hona, mohaho ona o atisa ho sebelisoa e le attenuator optical attenuator (VOA) ho e-na le modulator. Ka modulator ea ho fokotsa mochine, karolo e khanyang e fumaneha sebakeng se moqotetsane sa pn, 'me bophara ba ho fokotseha ha pn junction bo fetoloa ke tšimo ea motlakase e sebelisoang. Modulator ena e ka sebetsa ka lebelo le fetang 50Gb / s, empa e na le tahlehelo e phahameng ea ho kenya ka morao. Vpil e tloaelehileng ke 2 V-cm. Modulator ea metal oxide semiconductor (MOS) (ha e le hantle semiconductor-oxide-semiconductor) e na le lera le tšesaane la oxide mateanong a pn. E lumella ho bokellana ha bajari ba bang hammoho le ho fokotseha ha mokhanni, ho lumella VπL e nyenyane ea hoo e ka bang 0.2 V-cm, empa e na le bothata ba tahlehelo e phahameng ea optical le capacitance e phahameng ka bolelele ba yuniti. Ntle le moo, ho na le li-modulators tsa SiGe tsa ho monya motlakase tse thehiloeng ho SiGe (silicon Germanium alloy) band edge movement. Ntle le moo, ho na le li-modulator tsa graphene tse itšetlehileng ka graphene ho fetoha lipakeng tsa litšepe tse monyang le li-insulator tse pepeneneng. Tsena li bonts'a mefuta e fapaneng ea ts'ebeliso ea mekhoa e fapaneng ea ho fihlela lebelo le phahameng, la tahlehelo e tlase ea lets'oao la optical.

Setšoantšo sa 10: (A) Setšoantšo sa cross-sectional sa meralo e fapaneng ea silicon-based optical modulator le (B) setšoantšo sa likarolo tse fapaneng tsa meralo ea optical detector.

Lisebelisoa tse 'maloa tse thehiloeng ho silicon li bonts'itsoe setšoantšong sa 10B. Lintho tse monyang ke germanium (Ge). Ge e khona ho monya khanya ka bolelele ba maqhubu ho ea ho li-micron tse ka bang 1.6. E bonts'itsoeng ka ho le letšehali ke sebopeho sa phini se atlehileng ka ho fetisisa khoebong kajeno. E entsoe ka silicon ea mofuta oa P eo Ge e holang ho eona. Ge le Si li na le phapang ea 4% ea lattice, 'me e le ho fokotsa ho kheloha, lera le tšesaane la SiGe le qala ho lengoa e le lera la buffer. Doping ea mofuta oa N e etsoa ka holim'a Ge layer. Ho bontšoa setšoantšo sa metal-semiconductor-metal (MSM) bohareng, le APD (Avalanche Photodetector) e bontshwa ka ho le letona. Sebaka sa avalanche se APD se sebakeng sa Si, se nang le litšobotsi tse tlase tsa lerata ha li bapisoa le sebaka sa avalanche ka lisebelisoa tsa mantlha tsa Sehlopha sa III-V.

Hona joale, ha ho na tharollo e nang le melemo e totobetseng ea ho kopanya phaello ea optical le silicon photonics. Setšoantšo sa 11 se bontša mekhoa e mengata e ka khonehang e hlophisitsoeng ka boemo ba kopano. Ka ho le letšehali ho na le li-monolithic integrations tse kenyelletsang tšebeliso ea germanium e hōlileng ka epitaxially (Ge) e le lisebelisoa tsa optical gain, erbium-doped (Er) glass waveguides (joaloka Al2O3, e hlokang ho pompong ha mahlo), le gallium arsenide e hōlileng ka epitaxially (GaAs). ) matheba a quantum. Kholomo e latelang ke kopano ea wafer to wafer, e kenyelletsang oxide le organic bonding sebakeng sa III-V sa sehlopha sa phaello. Kholomo e latelang ke kopano ea chip-to-wafer, e kenyelletsang ho kenya chip ea sehlopha sa III-V ka har'a sekoti sa silicon, ebe o lokisa sebopeho sa waveguide. Molemo oa mokhoa ona oa pele oa likholomo tse tharo ke hore sesebelisoa se ka lekoa ka botlalo ka har'a sephaphatha pele se seha. Kholomo e ka ho le letona ke kopano ea chip-to-chip, ho kenyeletsoa ho hokahana ka kotloloho ha lichifi tsa silicon ho lichifi tsa sehlopha sa III-V, hammoho le ho hokahana ka lense le li-couplers tsa grating. Mokhoa o lebisang lits'ebetsong tsa khoebo o tloha ka ho le letona ho ea ho le letšehali la chate ho ea ho tharollo e kopanetsoeng le e kopantsoeng haholoanyane.

Setšoantšo sa 11: Mokhoa oa ho fumana optical o kopantsoe joang le silicon-based photonics. Ha u ntse u tloha ho le letšehali ho ea ho le letona, ntlha ea ho kenya tlhahiso ea tlhahiso butle-butle e khutlela morao ts'ebetsong.