Ohun alumọni photonics ti nṣiṣe lọwọ ano

Ohun alumọni photonics ti nṣiṣe lọwọ ano

Awọn paati nṣiṣe lọwọ Photonics tọka si pataki si awọn ibaraenisepo ti o ni agbara ti a ṣe apẹrẹ laarin ina ati ọrọ. Apakan ti nṣiṣe lọwọ aṣoju ti photonics jẹ modulator opiti. Gbogbo lọwọlọwọ silikoni-orisunopitika modulatorsda lori ipa ti ngbe pilasima ọfẹ. Yiyipada nọmba awọn elekitironi ọfẹ ati awọn iho ninu ohun elo ohun alumọni nipasẹ doping, itanna tabi awọn ọna opiti le yi atọka itọka ti eka rẹ pada, ilana ti o han ni awọn idogba (1,2) ti o gba nipasẹ data ibamu lati Soref ati Bennett ni gigun ti 1550 nanometers . Ti a bawe pẹlu awọn elekitironi, awọn iho nfa ipin ti o tobi julọ ti awọn iyipada itọka itọka gidi ati oju inu, iyẹn ni, wọn le ṣe iyipada ipele ti o tobi julọ fun iyipada pipadanu pipadanu, bẹ ninuMach-Zehnder modulatorsati oruka modulators, o ti wa ni maa n fẹ lati lo iho lati ṣealakoso modulators.

Awọn orisirisiohun alumọni (Si) modulatororisi ti wa ni han ni Figure 10A. Ninu modulator abẹrẹ ti ngbe, ina wa ni ohun alumọni inu inu laarin isopo pin ti o gbooro pupọ, ati awọn elekitironi ati awọn ihò ti wa ni itasi. Sibẹsibẹ, iru awọn modulators ni o lọra, ni igbagbogbo pẹlu bandiwidi ti 500 MHz, nitori awọn elekitironi ọfẹ ati awọn iho gba to gun lati tun papọ lẹhin abẹrẹ. Nitorinaa, eto yii ni igbagbogbo lo bi attenuator opitika oniyipada (VOA) kuku ju modulator kan. Ninu olupopada idinku ti ngbe, ipin ina wa ni isunmọ pn dín, ati iwọn idinku ti ijumọ pn ti yipada nipasẹ aaye ina ti a lo. Modulator yii le ṣiṣẹ ni awọn iyara ti o pọ ju 50Gb/s, ṣugbọn o ni ipadanu ifibọ isale giga. Awọn aṣoju vpil jẹ 2 V-cm. Semikondokito ohun elo afẹfẹ irin (MOS) (gangan semikondokito-oxide-semikondokito) modulator ni Layer oxide tinrin ninu ipade pn kan. O ngbanilaaye diẹ ninu ikojọpọ ti ngbe bi daradara bi idinku ti ngbe, gbigba VπL kekere ti o to 0.2 V-cm, ṣugbọn ni aila-nfani ti awọn adanu opiti ti o ga julọ ati agbara giga fun ipari ẹyọkan. Ni afikun, awọn oluyipada gbigba itanna SiGe wa ti o da lori SiGe (silicon Germanium alloy) iṣipopada ẹgbẹ eti. Ni afikun, awọn modulators graphene wa ti o gbẹkẹle graphene lati yipada laarin awọn irin gbigba ati awọn insulators ti o han gbangba. Awọn wọnyi ṣe afihan iyatọ ti awọn ohun elo ti awọn ọna ṣiṣe ti o yatọ lati ṣe aṣeyọri iyara-giga, isonu-pipadanu ifihan agbara ipadanu.

Ṣe nọmba 10: (A) Awọn aworan atọka-apakan ti awọn oriṣiriṣi awọn apẹrẹ ti o ni ipilẹ silikoni ti o ni ipilẹ silikoni ati (B) aworan atọka-agbelebu ti awọn aṣa aṣawari opiti.

Awọn aṣawari ina ti o da lori silikoni ni a fihan ni Nọmba 10B. Ohun elo gbigba jẹ germanium (Ge). Ge ni anfani lati fa ina ni awọn iwọn gigun si isalẹ si awọn microns 1.6. Ti o han ni apa osi jẹ eto pinni aṣeyọri ti iṣowo julọ loni. O jẹ ohun alumọni doped iru P ti eyiti Ge dagba. Ge ati Si ni aiṣedeede lattice 4%, ati pe lati le dinku yiyọ kuro, Layer tinrin ti SiGe ni akọkọ ti dagba bi Layer ifipamọ. N-Iru doping ti wa ni ošišẹ ti lori oke Ge Layer. A metal-semiconductor-metal (MSM) photodiode han ni aarin, ati awọn ẹya APD (owusuwusu Photodetector) ti han ni apa ọtun. Agbegbe owusuwusu ni APD wa ni Si, eyiti o ni awọn abuda ariwo kekere ni akawe si agbegbe avalanche ni awọn ohun elo ipilẹ Ẹgbẹ III-V.

Ni lọwọlọwọ, ko si awọn solusan pẹlu awọn anfani ti o han gbangba ni iṣakojọpọ ere opiti pẹlu awọn fọto ohun alumọni. Nọmba 11 fihan ọpọlọpọ awọn aṣayan ti o ṣeeṣe ti a ṣeto nipasẹ ipele apejọ. Ni apa osi ni awọn iṣọpọ monolithic ti o wa pẹlu lilo germanium ti o dagba epitaxially (Ge) gẹgẹbi ohun elo ere opitika, awọn itọsọna igbi gilasi erbium-doped (Er) (bii Al2O3, eyiti o nilo fifa opiti), ati gallium arsenide ti o dagba ni epitaxially (GaAs). ) kuatomu aami. Oju-iwe ti o tẹle jẹ wafer si apejọ wafer, ti o kan oxide ati isọdọkan Organic ni agbegbe ere ẹgbẹ III-V. Oju-iwe ti o tẹle jẹ apejọ-pip-si-wafer, eyiti o pẹlu ifibọ chirún ẹgbẹ III-V sinu iho ti wafer ohun alumọni ati lẹhinna ṣiṣe ilana ilana igbi. Awọn anfani ti ọna mẹta akọkọ akọkọ ni pe ẹrọ naa le ni idanwo ni kikun ni kikun inu wafer ṣaaju ki o to gige. Ọwọn-ọtun julọ julọ jẹ apejọ-pip-si-chip, pẹlu isọdọkan taara ti awọn eerun ohun alumọni si awọn eerun ẹgbẹ III-V, bakanna bi sisopọ nipasẹ lẹnsi ati awọn tọkọtaya grating. Awọn aṣa si ọna awọn ohun elo iṣowo n gbe lati ọtun si apa osi ti chart si ọna diẹ sii awọn iṣeduro ati awọn iṣeduro ti a ṣepọ.

Nọmba 11: Bawo ni ere opiti ṣe ṣepọ si awọn fọto ti o da lori silikoni. Bi o ṣe nlọ lati osi si otun, aaye ifibọ iṣelọpọ maa n lọ sẹhin ninu ilana naa.