نظام المواد المدمجة للدائرة (الموافقة المسبقة عن علم)

نظام المواد المدمجة للدائرة (الموافقة المسبقة عن علم)

السيليكون الضوئي هو تخصص يستخدم هياكل مستوية تعتمد على مواد السيليكون لتوجيه الضوء لتحقيق مجموعة متنوعة من الوظائف. نحن نركز هنا على تطبيق الضوئية السيليكون في إنشاء أجهزة الإرسال والمستقبلات للاتصالات الألياف البصرية. نظرًا لأن الحاجة إلى إضافة المزيد من الإرسال في نطاق ترددي معين ، وصمة معينة ، وزيادة في التكلفة معينة ، تصبح الضوئية السيليكون أكثر سمعة اقتصاديًا. للجزء البصري ،تكنولوجيا التكامل الضوئييجب استخدامها ، ويتم تصميم معظم أجهزة الإرسال والاستقبال اليوم متماسكة باستخدام معدلات دائرة موجة الضوء المنفصلة LinBO3/ مستوية ومستقبلات INP/ PLC.

الشكل 1: يوضح أنظمة مواد الدائرة المدمجة للضوء (الموافقة المسبقة عن علم) شائعة الاستخدام.

يوضح الشكل 1 أنظمة مواد الموافقة المسبقة عن علم الأكثر شعبية. من اليسار إلى اليمين ، توجد صورة سيليكا قائمة على السيليكون (المعروفة أيضًا باسم PLC) ، و PIC العازل المستندة إلى السيليكون (الضوئيات السيليكون) ، و Niobate الليثيوم (Linbo3) ، و III-V PIC ، مثل INP و GAAs. تركز هذه الورقة على الضوئية القائمة على السيليكون. فيالسيليكون الضوئيتسافر إشارة الضوء بشكل أساسي في السيليكون ، والتي تحتوي على فجوة في نطاق غير مباشر من 1.12 فولت إلكترون (بطول موجة قدره 1.1 ميكرون). يزرع السيليكون في شكل بلورات نقية في الأفران ثم تقطعها إلى رقائق ، والتي عادة ما تكون قطرها 300 مم. يتأكسد سطح الرقاقة لتشكيل طبقة السيليكا. يتم قصف أحد الرقائق بذرات الهيدروجين لعمق معين. ثم يتم دمج الرقصات في فراغ وتربط طبقات الأكسيد مع بعضها البعض. يكسر التجميع على طول خط زرع أيون الهيدروجين. ثم يتم تلميع طبقة السيليكون عند الكراك ، مما يترك في النهاية طبقة رقيقة من Si البلورية أعلى رقاقة "مقبض" السيليكون السليمة أعلى طبقة السيليكا. تتشكل أدلة الموجات من هذه الطبقة البلورية الرقيقة. في حين أن رقائق العازل المستندة إلى السيليكون (SOI) تجعل من أدلة الموجات الضوئية للسيليكون منخفضة الخسارة ممكنة ، فهي في الواقع أكثر شيوعًا في دوائر CMOs منخفضة الطاقة بسبب انخفاض تيار التسرب الذي توفره.

هناك العديد من الأشكال الممكنة من أدلة الموجات البصرية القائمة على السيليكون ، كما هو مبين في الشكل 2. وهي تتراوح من دليل الموجات السيليكا المجهرية المجهرية إلى أدلة الأسلاك السيليكون النانوية. عن طريق مزج الجرمانيوم ، من الممكن القيام بهالكاكبات الضوئيةوالامتصاص الكهربائيالمعدلات، وربما حتى مكبرات الصوت البصرية. عن طريق المنشطات السيليكون ،المغير البصرييمكن صنع. الجزء السفلي من اليسار إلى اليمين هو: الدليل الموجي على سلك السيليكون ، دليل نيتريد السيليكون ، الدليل الموجي للسيليكون أوكسينيترايد ، دليل موجة سليكون سميك ، الدليل الموجي لنيتريد السيليكون الرقيق ، وموجة موجية من السيليكون المخدر. في الجزء العلوي ، من اليسار إلى اليمين ، هي مُشغلات استنزاف ، ومكاكات ضوئية للجلمانوم ، والجرمانيوممكبرات الصوت البصرية.

الشكل 2: المقطع العرضي لسلسلة دليل الموجة البصرية القائمة على السيليكون ، والتي تبين خسائر الانتشار النموذجية ومؤشرات الانكسار.