광집적회로(PIC) 소재 시스템
실리콘 포토닉스는 실리콘 소재를 기반으로 한 평면 구조를 사용하여 빛을 유도하여 다양한 기능을 달성하는 분야입니다. 여기서는 광섬유 통신용 송신기 및 수신기를 만드는 데 실리콘 포토닉스를 적용하는 방법에 중점을 둡니다. 주어진 대역폭, 주어진 설치 공간, 주어진 비용에서 더 많은 전송을 추가해야 할 필요성이 증가함에 따라 실리콘 포토닉스는 더욱 경제적으로 건전해졌습니다. 광학부분의 경우,광자 집적 기술사용해야 하며 오늘날 대부분의 코히어런트 트랜시버는 별도의 LiNbO3/평면 광파 회로(PLC) 변조기와 InP/PLC 수신기를 사용하여 구축됩니다.
그림 1: 일반적으로 사용되는 광자 집적 회로(PIC) 재료 시스템을 보여줍니다.
그림 1은 가장 널리 사용되는 PIC 재료 시스템을 보여줍니다. 왼쪽부터 실리콘 기반 실리카 PIC(PLC라고도 함), 실리콘 기반 절연체 PIC(실리콘 포토닉스), 니오브산 리튬(LiNbO3), III-V 그룹 PIC(예: InP 및 GaAs)입니다. 본 논문은 실리콘 기반 포토닉스에 중점을 두고 있습니다. ~ 안에실리콘 포토닉스, 광 신호는 주로 1.12 전자 볼트(파장 1.1 미크론)의 간접 밴드 갭을 갖는 실리콘을 통해 이동합니다. 실리콘은 용광로에서 순수한 결정 형태로 성장한 후 오늘날 일반적으로 직경이 300mm인 웨이퍼로 절단됩니다. 웨이퍼 표면은 산화되어 실리카 층을 형성합니다. 웨이퍼 중 하나는 특정 깊이까지 수소 원자로 충격을 받습니다. 두 개의 웨이퍼는 진공 상태에서 융합되고 산화층은 서로 결합됩니다. 어셈블리는 수소 이온 주입 라인을 따라 파손됩니다. 그런 다음 균열이 있는 실리콘 층을 연마하여 결국 실리카 층 위에 있는 온전한 실리콘 "핸들" 웨이퍼 위에 결정질 Si의 얇은 층을 남깁니다. 도파관은 이 얇은 결정층으로 형성됩니다. 이러한 SOI(실리콘 기반 절연체) 웨이퍼는 저손실 실리콘 포토닉스 도파관을 가능하게 하지만 실제로는 낮은 누설 전류를 제공하기 때문에 저전력 CMOS 회로에 더 일반적으로 사용됩니다.
그림 2에 표시된 것처럼 실리콘 기반 광 도파관에는 다양한 형태가 있습니다. 마이크로 규모 게르마늄 도핑 실리카 도파관부터 나노 규모 실리콘 와이어 도파관까지 다양합니다. 게르마늄을 혼합하여 만들 수 있습니다.광검출기전기적 흡수변조기, 심지어 광 증폭기도 가능합니다. 실리콘을 도핑함으로써,광 변조기만들 수 있습니다. 왼쪽부터 오른쪽으로 실리콘 와이어 도파관, 실리콘 질화물 도파관, 실리콘 산질화물 도파관, 두꺼운 실리콘 리지 도파관, 얇은 실리콘 질화물 도파관 및 도핑된 실리콘 도파관입니다. 상단에는 왼쪽에서 오른쪽으로 공핍 변조기, 게르마늄 광검출기, 게르마늄이 있습니다.광 증폭기.
그림 2: 일반적인 전파 손실과 굴절률을 보여주는 실리콘 기반 광 도파관 시리즈의 단면.
게시 시간: 2024년 7월 15일