Piilotoniikan aktiivinen elementti
Fotonian aktiiviset komponentit viittaavat erityisesti valon ja aineen väliseen tarkoituksellisesti suunniteltuihin dynaamisiin vuorovaikutuksiin. Fotonian tyypillinen aktiivinen komponentti on optinen modulaattori. Kaikki nykyiset piispohjaisetoptiset modulaattoritperustuvat plasmavapaan kantoaaltovaikutukseen. Sähallimateriaalin vapaiden elektronien ja reikien lukumäärän muuttaminen dopingilla, sähköiset tai optiset menetelmät voivat muuttaa sen kompleksia taitekerrointa, yhtälöissä (1,2) esitettyä prosessia (1,2), joka on saatu sovittamalla tietoja SOREF: ltä ja Bennettistä aallonpituudella 1550 nanometriä. Verrattuna elektroneihin, reikät aiheuttavat suuremman osan todellisista ja kuvitteellisista taitekerroinmuutoksista, ts. Ne voivat tuottaa suuremman vaihemuutoksen tietylle menetyksen muutokselle, jotenMach-Zehnder-modulaattoritja rengasmodulaattorit, on yleensä mieluummin käyttää reikiävaihesatorit.
Erilaisetpii (SI) -modulaattoriTyypit on esitetty kuvassa 10a. Kantaja -injektiomodulaattorissa valo sijaitsee luontaisessa piissä erittäin leveässä tapin risteyksessä, ja elektronit ja reiät injektoidaan. Tällaiset modulaattorit ovat kuitenkin hitaampia, tyypillisesti 500 MHz: n kaistanleveydellä, koska vapaiden elektronien ja reikien rekombinointi vie kauemmin injektion jälkeen. Siksi tätä rakennetta käytetään usein muuttuvana optisena vaimentimena (VOA) kuin modulaattorina. Kantajan ehtymismodulaattorissa valoosuus sijaitsee kapeassa PN -liitoksessa ja PN -risteyksen ehtymisen leveys muuttuu käytetyllä sähkökentällä. Tämä modulaattori voi toimia nopeudella yli 50 Gt/s, mutta sillä on korkea tausta -asetushäviö. Tyypillinen VPIL on 2 V-CM. Metallioksidipemonductor (MOS) (tosiasiallisesti puolijohde-oksidi-puolijohde) modulaattori sisältää ohuen oksidikerroksen PN-liitossa. Se mahdollistaa jonkin kantoaallon kertymisen sekä kantoaalton ehtymisen, mikä mahdollistaa pienemmän VπL: n olevan noin 0,2 V-CM, mutta siinä on korkeampien optisten häviöiden haitta ja korkeampi kapasitanssi yksikköpituuden kohdalla. Lisäksi siellä on SIGE -sähköafiointimodulaattoreita, jotka perustuvat SIGE (Piilan germaniumseoksen) kaistan reuna -liikkeeseen. Lisäksi on grafeenimodulaattoreita, jotka luottavat grafeeniin siirtymään absorboivien metallien ja läpinäkyvien eristeiden välillä. Nämä osoittavat eri mekanismien sovellusten monimuotoisuuden nopean, vähäisen menetyksen optisen signaalin modulaation saavuttamiseksi.
Kuva 10: (a) poikkileikkauskaavio erilaisista piidopohjaisista optisten modulaattorin malleista ja (b) optisen ilmaisimen mallin poikkileikkauskaaviosta.
Kuvassa 10B esitetään useita piitapohjaisia valonilmaisimia. Absorboiva materiaali on germanium (GE). GE pystyy absorboimaan valoa aallonpituuksilla noin 1,6 mikroniin. Vasemmalla puolella on tänään kaupallisesti menestyvä PIN -rakenne. Se koostuu P-tyyppisestä seostetusta piistä, jolla GE kasvaa. GE: llä ja SI: llä on 4 -prosenttinen hilan epäsuhta, ja dislokaation minimoimiseksi ohut Sige -kerros kasvatetaan ensin puskurikerroksena. N-tyyppinen doping suoritetaan GE-kerroksen yläosassa. Metalli-puolijohde-metalli (MSM) fotodiodi on esitetty keskellä ja APD (APD (lumivyöry) on esitetty oikealla. APD: n lumivyöryalue sijaitsee SI: ssä, jolla on alhaisemmat meluominaisuudet verrattuna lumivyöryalueelle ryhmän III-V Element-materiaalissa.
Tällä hetkellä ei ole ratkaisuja, joilla on ilmeisiä etuja optisen vahvistuksen integroinnissa piifotoniikan kanssa. Kuvio 11 esittää useita mahdollisia vaihtoehtoja, jotka on järjestetty kokoonpanotason mukaan. Vasemmalla puolella ovat monoliittiset integraatiot, jotka sisältävät epitaksiaalisesti kasvatetun germaniumin (GE) käytön optisena vahvistusmateriaalina, erbium-seostettuina (ER) lasi-aaltojohto (kuten AL2O3, joka vaatii optisen pumppauksen) ja epitaksiaalisesti kasvatettuja gallium arsenidi (GAAS) kvanttipisteitä. Seuraava sarake on kiekko kiekkokokoonpanoon, joihin liittyy oksidi ja orgaaninen sidos III-V-ryhmän vahvistusalueella. Seuraava pylväs on siru-tahdon kokoonpano, joka sisältää III-V-ryhmän sirun upottamisen piikiekon onteloon ja sitten aaltojohtorakenteen koneistaminen. Tämän kolmen ensimmäisen sarakelähestymistavan etuna on, että laite voidaan testata täysin kiekon sisällä ennen leikkaamista. Oikeain pylväs on siru-siru-kokoonpano, mukaan lukien piisirujen suora kytkentä III-V-ryhmän siruihin, samoin kuin kytkentä linssin ja ritiläkytkimien kautta. Kaupallisten sovellusten suuntaus on siirtymässä kaavion oikealta vasemmalle puolelle integroituneempia ja integroituneempia ratkaisuja.
Kuva 11: Kuinka optinen vahvistus integroidaan piisopohjaiseen fotoniikkaan. Kun siirryt vasemmalta oikealle, valmistusasetuspiste siirtyy vähitellen prosessiin.
Viestin aika: heinäkuu-22-2024