Kísilljóseindafræði virkur þáttur

Kísilljóseindafræði virkur þáttur

Virkir þættir ljóseinda vísa sérstaklega til kraftmikilla samskipta milli ljóss og efnis sem eru hönnuð af ásetningi. Dæmigerður virkur hluti ljóseindafræðinnar er ljósmælir. Allt núverandi sílikon byggtoptískir mótaraeru byggðar á plasmafríum burðarefnisáhrifum. Breyting á fjölda frjálsra rafeinda og hola í kísilefni með lyfja-, raf- eða sjónaðferðum getur breytt flóknum brotstuðul þess, ferli sem sýnt er í jöfnum (1,2) sem fæst með því að passa gögn frá Soref og Bennett á bylgjulengd 1550 nanómetrar . Í samanburði við rafeindir valda holur stærra hlutfalli raunverulegra og ímyndaðra brotstuðulsbreytinga, það er að segja þær geta framkallað meiri fasabreytingu fyrir tiltekna tapbreytingu, svo íMach-Zehnder mótunartækiog hringamótara, er venjulega ákjósanlegt að nota göt til að gerafasamótara.

Hinar ýmsusílikon (Si) mótunartækigerðir eru sýndar á mynd 10A. Í innspýtingarmótara fyrir burðarefni er ljós staðsett í innri sílikoni innan mjög breiðra pinnamóta og rafeindum og holum er sprautað inn. Hins vegar eru slíkir mótunartæki hægari, venjulega með 500 MHz bandbreidd, vegna þess að lausar rafeindir og göt taka lengri tíma að sameinast aftur eftir inndælingu. Þess vegna er þessi uppbygging oft notuð sem breytilegur ljósdeyfari (VOA) frekar en mótari. Í burðarþolsþynningarmótara er ljóshlutinn staðsettur í þröngum pn-mótum og eyðingarbreidd pn-mótsins er breytt með beitt rafsviði. Þessi mótari getur starfað á hraða sem er yfir 50Gb/s, en hefur mikið tap á innsetningu í bakgrunni. Dæmigerð vpil er 2 V-cm. Málmoxíð hálfleiðari (MOS) (reyndar hálfleiðara-oxíð-hálfleiðari) mótari inniheldur þunnt oxíðlag í pn-mótum. Það leyfir nokkurri burðarsöfnun auk þess að tæma burðarefni, leyfir minni VπL um það bil 0,2 V-cm, en hefur þann ókost að hafa meira ljóstap og hærri rýmd á hverja lengdareiningu. Að auki eru SiGe rafmagns frásogsstýringar sem byggjast á SiGe (kísilgermaníum álfelgur) bandkantshreyfingu. Að auki eru grafenmótarar sem treysta á grafen til að skipta á milli gleypa málma og gagnsæja einangrunarefni. Þetta sýnir fram á fjölbreytileika notkunar mismunandi aðferða til að ná háhraða, lágtapandi sjónmerkjamótun.

Mynd 10: (A) Þverskurðarmynd af ýmsum kísil-undirstaða sjón mótara hönnun og (B) þverskurðarmynd af sjón skynjari hönnun.

Nokkrir kísil-undirstaða ljósskynjarar eru sýndir á mynd 10B. Gleypiefnið er germaníum (Ge). Ge er fær um að gleypa ljós á bylgjulengdum niður í um 1,6 míkron. Sýnd til vinstri er best heppnaða pinnabyggingin í dag. Það er samsett úr P-gerð dópuðum sílikoni sem Ge vex á. Ge og Si eru með 4% grindarmisræmi og til að lágmarka tilfærsluna er þunnt lag af SiGe fyrst ræktað sem stuðpúðalag. N-gerð lyfjanotkun er framkvæmd efst á Ge laginu. Málm-hálfleiðara-málmur (MSM) ljósdíóða er sýnd í miðjunni og APD (snjóflóðaljósskynjari) sést til hægri. Snjóflóðasvæðið í APD er staðsett í Si, sem hefur minni hávaðaeiginleika samanborið við snjóflóðasvæðið í hópi III-V frumefni.

Sem stendur eru engar lausnir með augljósa kosti við að samþætta sjónrænan ávinning með sílikonljóseindafræði. Mynd 11 sýnir nokkra mögulega valkosti skipulagða eftir samsetningarstigi. Lengst til vinstri eru einlitar samþættingar sem fela í sér notkun á þekjuvaxnu germaníum (Ge) sem ljósstyrksefni, erbium-dópað (Er) glerbylgjuleiðara (eins og Al2O3, sem krefst ljósdælingar) og epitaxial ræktað gallíumarseníð (GaAs) ) skammtapunkta. Næsti dálkur er samsetning obláta til obláts, sem felur í sér oxíð og lífræna tengingu á III-V hópaávinningssvæðinu. Næsti dálkur er flís-til-skífusamsetning, sem felur í sér að III-V hópflísinn er felldur inn í holrúm kísilskífunnar og síðan vinnsla bylgjuleiðarabyggingarinnar. Kosturinn við þessa fyrstu þriggja dálka nálgun er að hægt er að prófa tækið að fullu virkni inni í oblátunni áður en það er skorið. Hægri súlan er flís-til-flís samsetning, þar á meðal bein tenging kísilflaga við III-V hópflögur, auk tengingar í gegnum linsu- og risttengi. Þróunin í átt að viðskiptalegum forritum er að færast frá hægri til vinstri hliðar á töflunni í átt að samþættari og samþættari lausnum.

Mynd 11: Hvernig optískur ávinningur er samþættur í ljóseindafræði sem byggir á kísil. Þegar þú færir þig frá vinstri til hægri færist framleiðsluinnsetningarpunkturinn smám saman aftur í ferlinu.