फोटोनिक एकीकृत सर्किट (तस्वीर) सामग्री प्रणाली

फोटोनिक एकीकृत सर्किट (तस्वीर) सामग्री प्रणाली

सिलिकॉन फोटोनिक्स एक ऐसा अनुशासन है जो विभिन्न प्रकार के कार्यों को प्राप्त करने के लिए सीधा प्रकाश के लिए सिलिकॉन सामग्री पर आधारित प्लानर संरचनाओं का उपयोग करता है। हम यहां फाइबर ऑप्टिक संचार के लिए ट्रांसमीटर और रिसीवर बनाने में सिलिकॉन फोटोनिक्स के आवेदन पर ध्यान केंद्रित करते हैं। किसी दिए गए बैंडविड्थ में अधिक ट्रांसमिशन जोड़ने की आवश्यकता के रूप में, एक दिए गए पदचिह्न, और एक दी गई लागत में वृद्धि होती है, सिलिकॉन फोटोनिक्स अधिक आर्थिक रूप से ध्वनि बन जाता है। ऑप्टिकल भाग के लिए,फ़ोटोनिक एकीकरण प्रौद्योगिकीउपयोग किया जाना चाहिए, और सबसे सुसंगत ट्रांससीवर्स आज अलग लिनबो 3/ प्लानर लाइट-वेव सर्किट (पीएलसी) मॉड्यूलेटर और आईएनपी/ पीएलसी रिसीवर का उपयोग करके बनाए गए हैं।

चित्रा 1: आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले फोटोनिक इंटीग्रेटेड सर्किट (PIC) सामग्री सिस्टम को दर्शाता है।

चित्रा 1 सबसे लोकप्रिय PIC सामग्री प्रणालियों को दर्शाता है। बाएं से दाएं सिलिकॉन-आधारित सिलिका पिक (जिसे पीएलसी के रूप में भी जाना जाता है), सिलिकॉन-आधारित इन्सुलेटर पिक (सिलिकॉन फोटोनिक्स), लिथियम नीबेट (लिनबो 3), और III-V समूह PIC, जैसे INP और GAAS हैं। यह पेपर सिलिकॉन-आधारित फोटोनिक्स पर केंद्रित है। मेंसिलिकॉन फोटोनिक्स, प्रकाश संकेत मुख्य रूप से सिलिकॉन में यात्रा करता है, जिसमें 1.12 इलेक्ट्रॉन वोल्ट (1.1 माइक्रोन के तरंग दैर्ध्य के साथ) का एक अप्रत्यक्ष बैंड गैप है। सिलिकॉन को भट्टियों में शुद्ध क्रिस्टल के रूप में उगाया जाता है और फिर वेफर्स में काट दिया जाता है, जो आज आमतौर पर 300 मिमी व्यास में होता है। वेफर सतह को सिलिका परत बनाने के लिए ऑक्सीकरण किया जाता है। वेफर्स में से एक हाइड्रोजन परमाणुओं के साथ एक निश्चित गहराई तक बमबारी की जाती है। फिर दो वेफर्स को एक वैक्यूम में फ्यूज किया जाता है और उनकी ऑक्साइड परतें एक दूसरे को बॉन्ड करती हैं। असेंबली हाइड्रोजन आयन आरोपण रेखा के साथ टूटती है। दरार पर सिलिकॉन परत को तब पॉलिश किया जाता है, अंततः सिलिका परत के शीर्ष पर बरकरार सिलिकॉन "हैंडल" वेफर के ऊपर क्रिस्टलीय सी की एक पतली परत को छोड़ दिया जाता है। वेवगाइड्स इस पतली क्रिस्टलीय परत से बनते हैं। जबकि ये सिलिकॉन-आधारित इन्सुलेटर (SOI) वेफर्स कम-हानि सिलिकॉन फोटोनिक्स वेवगाइड्स को संभव बनाते हैं, वे वास्तव में कम-शक्ति वाले सीएमओएस सर्किट में अधिक उपयोग किए जाते हैं क्योंकि वे कम रिसाव वर्तमान के कारण वे प्रदान करते हैं।

सिलिकॉन-आधारित ऑप्टिकल वेवगाइड्स के कई संभावित रूप हैं, जैसा कि चित्र 2 में दिखाया गया है। वे माइक्रोस्केल जर्मेनियम-डोपेड सिलिका वेवगाइड्स से लेकर नैनोस्केल सिलिकॉन वायर वेवगाइड्स तक हैं। जर्मेनियम को सम्मिश्रण करके, यह संभव हैफोटोडेटेक्टर्सऔर विद्युत अवशोषणमाड्युलेटर्स, और संभवतः ऑप्टिकल एम्पलीफायरों भी। सिलिकॉन को डोपिंग करके, एऑप्टिकल न्यूक्यूलेटरबनाया जा सकता है। बाएं से दाएं नीचे हैं: सिलिकॉन वायर वेवगाइड, सिलिकॉन नाइट्राइड वेवगाइड, सिलिकॉन ऑक्सिनिट्राइड वेवगाइड, मोटी सिलिकॉन रिज वेवगाइड, पतली सिलिकॉन नाइट्राइड वेवगाइड और डोपेड सिलिकॉन वेवगाइड। शीर्ष पर, बाएं से दाएं, घटने वाले मॉड्यूलेटर, जर्मेनियम फोटोडेटेक्टर्स और जर्मेनियम हैंऑप्टिकल एम्पलीफायरों.

चित्रा 2: एक सिलिकॉन-आधारित ऑप्टिकल वेवगाइड श्रृंखला का क्रॉस-सेक्शन, जो विशिष्ट प्रसार हानि और अपवर्तक सूचकांकों को दर्शाता है।