د سیلیکون فوټونیک فعال عنصر

د سیلیکون فوټونیک فعال عنصر

د فوتونیک فعال اجزا په ځانګړي ډول د رڼا او مادې ترمنځ په قصدي ډول ډیزاین شوي متحرک تعاملاتو ته اشاره کوي. د فوتونیک یو ځانګړی فعال جز یو نظري ماډلیټر دی. ټول اوسني سیلیکون پر بنسټنظري ماډلیټرونهد پلازما د آزاد وړونکي اغیزې پر بنسټ والړ دي. د ډوپینګ، بریښنایی یا نظري میتودونو په واسطه د سیلیکون موادو کې د آزادو الکترونونو او سوریو شمیر بدلول کولی شي د هغې پیچلي انعکاسي شاخص بدل کړي، دا پروسه په مساواتو (1,2) کې ښودل شوې چې د سوریف او بینټ څخه د 1550 نانومیټرو طول موج کې د معلوماتو فټ کولو سره ترلاسه کیږي. د الکترونونو په پرتله، سوري د ریښتیني او خیالي انعکاسي شاخص بدلونونو لوی تناسب رامینځته کوي، دا دی، دوی کولی شي د ورکړل شوي ضایع بدلون لپاره لوی پړاو بدلون تولید کړي، نو پهد مچ-زینډر ماډلیټرونهاو د حلقوي ماډولټرونو لپاره، معمولا د سوري کارولو ته ترجیح ورکول کیږي ترڅو جوړ شيد پړاو ماډلیټرونه.

مختلفسیلیکون (Si) ماډلیټرډولونه په شکل 10A کې ښودل شوي دي. په یوه کیریر انجیکشن ماډولیټر کې، رڼا په داخلي سیلیکون کې د یو ډیر پراخ پن جنکشن دننه موقعیت لري، او الکترونونه او سوري انجیکشن کیږي. په هرصورت، دا ډول ماډولیټرونه ورو دي، معمولا د 500 MHz بینډ ویت سره، ځکه چې وړیا الکترونونه او سوري د انجیکشن وروسته بیا یوځای کیدو لپاره ډیر وخت نیسي. له همدې امله، دا جوړښت ډیری وختونه د ماډولیټر پرځای د متغیر آپټیکل ایټینیوټر (VOA) په توګه کارول کیږي. په کیریر ډیپلیشن ماډولیټر کې، د رڼا برخه په یوه تنګ pn جنکشن کې موقعیت لري، او د pn جنکشن د ډیپلیشن پلنوالی د پلي شوي بریښنایی ساحې لخوا بدلیږي. دا ماډولیټر کولی شي د 50Gb/s څخه ډیر سرعت سره کار وکړي، مګر د لوړ شالید داخلولو زیان لري. عادي vpil 2 V-cm دی. د فلزي آکسایډ سیمیکمډکټر (MOS) (په حقیقت کې سیمیکمډکټر-اکسایډ-سیمیکنډکټر) ماډولیټر په pn جنکشن کې د آکسایډ یو پتلی طبقه لري. دا د کیریر ځینې راټولیدو او همدارنګه د کیریر کمښت ته اجازه ورکوي، چې د شاوخوا 0.2 V-cm کوچني VπL ته اجازه ورکوي، مګر د هر واحد اوږدوالي لوړ نظري زیانونو او لوړ ظرفیت زیانونه لري. سربیره پردې، د SiGe (سیلیکون جرمینیم الیاژ) بانډ ایج حرکت پراساس د SiGe بریښنایی جذب ماډولټرونه شتون لري. سربیره پردې، د ګرافین ماډولټرونه شتون لري چې د جذب کونکي فلزاتو او شفاف انسولټرونو ترمنځ د بدلولو لپاره په ګرافین تکیه کوي. دا د لوړ سرعت، ټیټ زیان نظري سیګنال ماډولیشن ترلاسه کولو لپاره د مختلف میکانیزمونو غوښتنلیکونو تنوع ښیې.

شکل ۱۰: (الف) د سیلیکون پر بنسټ د مختلفو آپټیکل ماډولیټر ډیزاینونو کراس سیکشنل ډیاګرام او (ب) د آپټیکل ډیټیکټر ډیزاینونو کراس سیکشنل ډیاګرام.

په شکل 10B کې د سیلیکون پر بنسټ د رڼا څو کشف کونکي ښودل شوي دي. جذب کوونکی مواد جرمینیم (Ge) دی. Ge د شاوخوا 1.6 مایکرون پورې د طول موجونو کې رڼا جذبولو توان لري. په چپ اړخ کې ښودل شوی نن ورځ ترټولو سوداګریز بریالی پن جوړښت دی. دا د P-ډول ډوپډ سیلیکون څخه جوړ شوی چې Ge پرې وده کوي. Ge او Si د 4٪ جالیو بې اتفاقي لري، او د بې ځایه کیدو کمولو لپاره، د SiGe یو پتلی طبقه لومړی د بفر طبقې په توګه کرل کیږي. د N-ډول ډوپینګ د Ge طبقې په سر کې ترسره کیږي. د فلزي-سیمیکنډکټر-فلز (MSM) فوټوډیوډ په مینځ کې ښودل شوی، او یو APD (د واورې ښوېدنې عکس کشف کونکی) په ښي خوا کې ښودل شوی دی. په APD کې د واورې ښویدنې سیمه په Si کې موقعیت لري، کوم چې د ګروپ III-V عنصري موادو کې د واورې ښویدنې سیمې په پرتله ټیټ شور ځانګړتیاوې لري.

اوس مهال، د سیلیکون فوټونیک سره د آپټیکل ګین یوځای کولو کې د څرګندو ګټو سره هیڅ حل شتون نلري. شکل 11 د اسمبلۍ کچې لخوا تنظیم شوي ډیری ممکنه انتخابونه ښیې. په لرې کیڼ اړخ کې مونولیتیک ادغامونه دي چې پکې د اپیټیکسیلي کرل شوي جرمینیم (Ge) کارول د آپټیکل ګین موادو په توګه، د ایربیوم-ډوپډ (Er) شیشې ویو ګایډونه (لکه Al2O3، چې آپټیکل پمپ کولو ته اړتیا لري)، او د اپیټیکسیلي کرل شوي ګیلیم ارسنایډ (GaAs) کوانټم نقطې شاملې دي. راتلونکی کالم د ویفر څخه ویفر اسمبلۍ ده، چې د III-V ګروپ ګین سیمه کې اکسایډ او عضوي اړیکې پکې شاملې دي. بل کالم د چپ څخه ویفر اسمبلۍ ده، چې د III-V ګروپ چپ د سیلیکون ویفر په غار کې ځای پرځای کول او بیا د ویو ګایډ جوړښت ماشین کول پکې شامل دي. د دې لومړي درې کالم طریقې ګټه دا ده چې وسیله د پرې کولو دمخه د ویفر دننه په بشپړ ډول فعاله ازموینه کیدی شي. ترټولو ښي اړخ کالم د چپ څخه چپ اسمبلۍ ده، پشمول د III-V ګروپ چپس ته د سیلیکون چپس مستقیم جوړه کول، او همدارنګه د لینز او ګریټینګ کوپلرونو له لارې جوړه کول. د سوداګریزو غوښتنلیکونو په لور تمایل د چارټ له ښي خوا څخه کیڼ اړخ ته د ډیرو مدغم او مدغم حلونو په لور حرکت کوي.

شکل ۱۱: څنګه نظري ګټه د سیلیکون پر بنسټ فوټونیکونو سره یوځای کیږي. لکه څنګه چې تاسو له کیڼ څخه ښي خوا ته حرکت کوئ، د تولید داخلولو نقطه په تدریجي ډول په پروسه کې بیرته حرکت کوي.