फोटोनिक एकात्मिक सर्किट (PIC) सामग्री प्रणाली
सिलिकॉन फोटोनिक्स ही एक शाखा आहे जी विविध कार्ये साध्य करण्यासाठी प्रकाशाला दिशा देण्यासाठी सिलिकॉन पदार्थांवर आधारित सपाट संरचनांचा वापर करते. येथे आपण फायबर ऑप्टिक कम्युनिकेशनसाठी ट्रान्समीटर आणि रिसीव्हर तयार करण्यामधील सिलिकॉन फोटोनिक्सच्या उपयोगावर लक्ष केंद्रित करत आहोत. दिलेल्या बँडविड्थ, दिलेल्या जागेत आणि दिलेल्या खर्चात अधिक ट्रान्समिशन जोडण्याची गरज जसजशी वाढते, तसतसे सिलिकॉन फोटोनिक्स अधिक आर्थिकदृष्ट्या व्यवहार्य ठरते. ऑप्टिकल भागासाठी,फोटोनिक एकीकरण तंत्रज्ञानवापरणे आवश्यक आहे, आणि आज बहुतेक सुसंगत ट्रान्सीव्हर्स स्वतंत्र LiNbO3/ प्लॅनर लाइट-वेव्ह सर्किट (PLC) मॉड्युलेटर्स आणि InP/PLC रिसीव्हर्स वापरून तयार केले जातात.
आकृती १: सामान्यतः वापरल्या जाणाऱ्या फोटोनिक इंटिग्रेटेड सर्किट (PIC) मटेरियल सिस्टीम दर्शवते.
आकृती १ मध्ये सर्वात लोकप्रिय PIC मटेरियल सिस्टीम दर्शविल्या आहेत. डावीकडून उजवीकडे सिलिकॉन-आधारित सिलिका PIC (ज्याला PLC असेही म्हणतात), सिलिकॉन-आधारित इन्सुलेटर PIC (सिलिकॉन फोटोनिक्स), लिथियम नायोबाइट (LiNbO3), आणि III-V गटातील PIC, जसे की InP आणि GaAs आहेत. हा शोधनिबंध सिलिकॉन-आधारित फोटोनिक्सवर लक्ष केंद्रित करतो.सिलिकॉन फोटोनिक्सप्रकाश सिग्नल प्रामुख्याने सिलिकॉनमधून प्रवास करतो, ज्यामध्ये १.१२ इलेक्ट्रॉन व्होल्टचा अप्रत्यक्ष बँड गॅप (१.१ मायक्रॉनच्या तरंगलांबीसह) असतो. सिलिकॉन भट्ट्यांमध्ये शुद्ध स्फटिकांच्या स्वरूपात वाढवले जाते आणि नंतर वेफर्समध्ये कापले जाते, जे आजकाल साधारणपणे ३०० मिमी व्यासाचे असतात. वेफरच्या पृष्ठभागाचे ऑक्सिडेशन करून सिलिकाचा थर तयार केला जातो. एका वेफरवर एका विशिष्ट खोलीपर्यंत हायड्रोजन अणूंचा मारा केला जातो. त्यानंतर दोन्ही वेफर्स व्हॅक्यूममध्ये एकत्र जोडले जातात आणि त्यांचे ऑक्साइड थर एकमेकांना जोडले जातात. ही रचना हायड्रोजन आयन इम्प्लांटेशन रेषेवर तुटते. भेगेवरील सिलिकॉनचा थर नंतर पॉलिश केला जातो, ज्यामुळे अखेरीस सिलिकाच्या थरावर असलेल्या अखंड सिलिकॉन "हँडल" वेफरवर स्फटिकमय सिलिकॉनचा एक पातळ थर शिल्लक राहतो. या पातळ स्फटिकमय थरापासून वेव्हगाईड्स तयार केले जातात. जरी हे सिलिकॉन-आधारित इन्सुलेटर (SOI) वेफर्स कमी-नुकसानीचे सिलिकॉन फोटोनिक्स वेव्हगाईड्स शक्य करत असले तरी, ते प्रत्यक्षात कमी लीकेज करंटमुळे कमी-शक्तीच्या CMOS सर्किट्समध्ये अधिक सामान्यपणे वापरले जातात.
आकृती २ मध्ये दाखवल्याप्रमाणे, सिलिकॉन-आधारित ऑप्टिकल वेव्हगाईड्सचे अनेक संभाव्य प्रकार आहेत. यामध्ये मायक्रोस्केल जर्मेनियम-मिश्रित सिलिका वेव्हगाईड्सपासून ते नॅनोस्केल सिलिकॉन वायर वेव्हगाईड्सपर्यंतच्या प्रकारांचा समावेश होतो. जर्मेनियमचे मिश्रण करून, हे बनवणे शक्य आहे.फोटोडिटेक्टरआणि विद्युत शोषणमॉड्युलेटरआणि शक्यतो ऑप्टिकल ॲम्प्लिफायरसुद्धा. सिलिकॉनचे डोपिंग करून, एकऑप्टिकल मॉड्युलेटरबनवता येतात. खालच्या बाजूला डावीकडून उजवीकडे आहेत: सिलिकॉन वायर वेव्हगाईड, सिलिकॉन नायट्राइड वेव्हगाईड, सिलिकॉन ऑक्सिनायट्राइड वेव्हगाईड, जाड सिलिकॉन रिज वेव्हगाईड, पातळ सिलिकॉन नायट्राइड वेव्हगाईड आणि डोप्ड सिलिकॉन वेव्हगाईड. वरच्या बाजूला, डावीकडून उजवीकडे, डिप्लेशन मॉड्युलेटर्स, जर्मेनियम फोटोडिटेक्टर्स आणि जर्मेनियम आहेत.ऑप्टिकल अॅम्प्लीफायर.
आकृती २: सिलिकॉन-आधारित ऑप्टिकल वेव्हगाईड मालिकेचा आडवा छेद, ज्यामध्ये ठराविक प्रसार हानी आणि अपवर्तनांक दर्शविले आहेत.
पोस्ट करण्याची वेळ: १५ जुलै २०२४