फोटोनिक इंटिग्रेटेड सर्किट (PIC) मटेरियल सिस्टम
सिलिकॉन फोटोनिक्स ही एक अशी शाखा आहे जी विविध कार्ये साध्य करण्यासाठी प्रकाश निर्देशित करण्यासाठी सिलिकॉन मटेरियलवर आधारित प्लॅनर स्ट्रक्चर्सचा वापर करते. आम्ही येथे फायबर ऑप्टिक कम्युनिकेशनसाठी ट्रान्समीटर आणि रिसीव्हर्स तयार करण्यासाठी सिलिकॉन फोटोनिक्सच्या वापरावर लक्ष केंद्रित करतो. दिलेल्या बँडविड्थ, दिलेल्या फूटप्रिंट आणि दिलेल्या खर्चावर अधिक ट्रान्समिशन जोडण्याची आवश्यकता वाढत असताना, सिलिकॉन फोटोनिक्स अधिक आर्थिकदृष्ट्या मजबूत बनते. ऑप्टिकल भागासाठी,फोटोनिक एकत्रीकरण तंत्रज्ञानवापरणे आवश्यक आहे, आणि आजकाल बहुतेक सुसंगत ट्रान्सीव्हर्स स्वतंत्र LiNbO3/ प्लॅनर लाइट-वेव्ह सर्किट (PLC) मॉड्युलेटर आणि InP/PLC रिसीव्हर्स वापरून तयार केले जातात.
आकृती १: सामान्यतः वापरल्या जाणाऱ्या फोटोनिक इंटिग्रेटेड सर्किट (PIC) मटेरियल सिस्टम दाखवते.
आकृती १ मध्ये सर्वात लोकप्रिय PIC मटेरियल सिस्टीम दाखवल्या आहेत. डावीकडून उजवीकडे सिलिकॉन-आधारित सिलिका PIC (ज्याला PLC असेही म्हणतात), सिलिकॉन-आधारित इन्सुलेटर PIC (सिलिकॉन फोटोनिक्स), लिथियम निओबेट (LiNbO3), आणि III-V ग्रुप PIC, जसे की InP आणि GaAs आहेत. हा पेपर सिलिकॉन-आधारित फोटोनिक्सवर लक्ष केंद्रित करतो. मध्येसिलिकॉन फोटोनिक्स, प्रकाश सिग्नल प्रामुख्याने सिलिकॉनमध्ये प्रवास करतो, ज्याचा अप्रत्यक्ष बँड गॅप १.१२ इलेक्ट्रॉन व्होल्ट असतो (१.१ मायक्रॉन तरंगलांबीसह). सिलिकॉन भट्टीमध्ये शुद्ध क्रिस्टल्सच्या स्वरूपात वाढवला जातो आणि नंतर वेफर्समध्ये कापला जातो, ज्याचा व्यास आज सामान्यतः ३०० मिमी असतो. वेफर्सच्या पृष्ठभागावर सिलिका थर तयार करण्यासाठी ऑक्सिडायझेशन केले जाते. वेफर्सपैकी एकावर हायड्रोजन अणूंचा एका विशिष्ट खोलीपर्यंत भडिमार केला जातो. नंतर दोन्ही वेफर्स व्हॅक्यूममध्ये एकत्र केले जातात आणि त्यांचे ऑक्साइड थर एकमेकांशी जोडले जातात. असेंब्ली हायड्रोजन आयन इम्प्लांटेशन लाइनसह तुटते. क्रॅकवरील सिलिकॉन थर नंतर पॉलिश केला जातो, अखेरीस सिलिका थराच्या वर असलेल्या अखंड सिलिकॉन "हँडल" वेफरच्या वर क्रिस्टलाइन Si चा पातळ थर राहतो. या पातळ क्रिस्टलाइन थरापासून वेव्हगाइड तयार होतात. हे सिलिकॉन-आधारित इन्सुलेटर (SOI) वेफर्स कमी-तोटा सिलिकॉन फोटोनिक्स वेव्हगाइड्स शक्य करतात, परंतु प्रत्यक्षात ते कमी-शक्तीच्या CMOS सर्किट्समध्ये अधिक वापरले जातात कारण ते कमी गळती करंट प्रदान करतात.
आकृती २ मध्ये दाखवल्याप्रमाणे, सिलिकॉन-आधारित ऑप्टिकल वेव्हगाइड्सचे अनेक संभाव्य प्रकार आहेत. ते मायक्रोस्केल जर्मेनियम-डोपेड सिलिका वेव्हगाइड्सपासून नॅनोस्केल सिलिकॉन वायर वेव्हगाइड्सपर्यंत आहेत. जर्मेनियमचे मिश्रण करून, ते बनवणे शक्य आहेफोटोडिटेक्टरआणि विद्युत शोषणमॉड्युलेटर, आणि कदाचित ऑप्टिकल अॅम्प्लिफायर्स देखील. सिलिकॉन डोपिंग करून, एकऑप्टिकल मॉड्युलेटरबनवता येते. डावीकडून उजवीकडे तळाशी आहेत: सिलिकॉन वायर वेव्हगाइड, सिलिकॉन नायट्राइड वेव्हगाइड, सिलिकॉन ऑक्सिनायट्राइड वेव्हगाइड, जाड सिलिकॉन रिज वेव्हगाइड, पातळ सिलिकॉन नायट्राइड वेव्हगाइड आणि डोप्ड सिलिकॉन वेव्हगाइड. वरच्या बाजूला, डावीकडून उजवीकडे, डिप्लेशन मॉड्युलेटर, जर्मेनियम फोटोडिटेक्टर आणि जर्मेनियम आहेत.ऑप्टिकल अॅम्प्लिफायर्स.
आकृती २: सिलिकॉन-आधारित ऑप्टिकल वेव्हगाइड मालिकेचा क्रॉस-सेक्शन, सामान्य प्रसार नुकसान आणि अपवर्तन निर्देशांक दर्शवितो.
पोस्ट वेळ: जुलै-१५-२०२४