Système de matériau de circuit intégré photonique (PIC)
Silicon Photonics est une discipline qui utilise des structures planes basées sur des matériaux de silicium pour orienter la lumière pour atteindre une variété de fonctions. Nous nous concentrons ici sur l'application de la photonique de silicium dans la création d'émetteurs et de récepteurs pour les communications à fibre optique. Comme la nécessité d'ajouter plus de transmission à une bande passante donnée, une empreinte donnée et un coût donné augmente, la photonique en silicium devient plus solide économiquement. Pour la partie optique,Technologie d'intégration photoniqueDoit être utilisé et la plupart des émetteurs-récepteurs cohérents aujourd'hui sont construits à l'aide de modulateurs de circuit à ondes lumineux Linbo3 / planaires (PLC) séparés et de récepteurs INP / PLC.
Figure 1: montre des systèmes de matériaux de circuit intégré photonique couramment utilisés.
La figure 1 montre les systèmes de matériaux PIC les plus populaires. De gauche à droite sont des PIC de silice à base de silicium (également connu sous le nom de PLC), un ISOlateur à base de silicium (Silicon Photonics), du niobate de lithium (Linbo3) et du groupe III-V PIC, tels que INP et GAAS. Cet article se concentre sur la photonique à base de silicium. DansPhotonique en silicium, le signal lumineux se déplace principalement dans le silicium, qui a une bande interdite indirecte de 1,12 électron volts (avec une longueur d'onde de 1,1 microns). Le silicium est cultivé sous forme de cristaux purs dans les fours, puis coupé en plaquettes, qui ont aujourd'hui généralement 300 mm de diamètre. La surface de la plaquette est oxydée pour former une couche de silice. L'une des plaquettes est bombardée d'atomes d'hydrogène à une certaine profondeur. Les deux plaquettes sont ensuite fusionnées dans le vide et leurs couches d'oxyde se lient les unes aux autres. L'assemblage se brise le long de la ligne d'implantation d'ions hydrogène. La couche de silicium à la fissure est ensuite polie, laissant finalement une fine couche de Si cristallin sur le dessus de la plaquette de «poignée» en silicium intacte sur le dessus de la couche de silice. Des guides d'ondes sont formés à partir de cette fine couche cristalline. Bien que ces plaquettes d'isolant à base de silicium (SOI) rendent possibles les guides d'ondes photoniques de silicium à faible perte, ils sont en fait plus couramment utilisés dans les circuits CMOS à faible puissance en raison du courant de fuite faible qu'ils fournissent.
Il existe de nombreuses formes possibles de guides d'ondes optiques à base de silicium, comme le montre la figure 2. Ils vont des guides d'ondes de silice dopés à germanium à microscope vers des guides d'ondes de fil de silicium à l'échelle nanométrique. En mélangeant le germanium, il est possible de fairephotodétecteurset absorption électriquemodulateurs, et peut-être même des amplificateurs optiques. En dopant le silicium, unmodulateur optiquepeut être fait. Le bas de gauche à droite est: guide d'onde de fil de silicium, guide d'onde de nitrure de silicium, guide d'onde d'oxynitride en silicium, guide d'onde de fût de silicium épais, guide d'onde de nitrure de silicium et guide d'onde en silicium dopé. En haut, de gauche à droite, se trouvent des modulateurs d'épuisement, des photodétecteurs de germanium et de la germaniumamplificateurs optiques.
Figure 2: Section transversale d'une série de guides d'ondes optiques à base de silicium, montrant des pertes de propagation typiques et des indices de réfraction.
Temps de poste: juillet-15-2024