சிலிக்கான் ஃபோட்டானிக்ஸ் செயலில் உள்ள உறுப்பு

சிலிக்கான் ஃபோட்டானிக்ஸ் செயலில் உள்ள உறுப்பு

ஃபோட்டானிக்ஸ் செயலில் உள்ள கூறுகள் குறிப்பாக ஒளிக்கும் பொருளுக்கும் இடையிலான வேண்டுமென்றே வடிவமைக்கப்பட்ட டைனமிக் தொடர்புகளைக் குறிக்கின்றன. ஃபோட்டானிக்ஸின் ஒரு பொதுவான செயலில் உள்ள கூறு ஒரு ஆப்டிகல் மாடுலேட்டர் ஆகும். தற்போதுள்ள அனைத்து சிலிக்கான் அடிப்படையிலானவைஆப்டிகல் மாடுலேட்டர்கள்பிளாஸ்மா இல்லாத கேரியர் விளைவை அடிப்படையாகக் கொண்டவை. ஒரு சிலிக்கான் பொருளில் உள்ள இலவச எலக்ட்ரான்கள் மற்றும் துளைகளின் எண்ணிக்கையை டோப்பிங், மின் அல்லது ஒளியியல் முறைகள் மூலம் மாற்றுவது அதன் சிக்கலான ஒளிவிலகல் குறியீட்டை மாற்றும், இது 1550 நானோமீட்டர் அலைநீளத்தில் சோரெஃப் மற்றும் பென்னட்டிடமிருந்து தரவைப் பொருத்துவதன் மூலம் பெறப்பட்ட சமன்பாடுகளில் (1,2) காட்டப்பட்டுள்ள ஒரு செயல்முறையாகும். எலக்ட்ரான்களுடன் ஒப்பிடும்போது, ​​துளைகள் உண்மையான மற்றும் கற்பனையான ஒளிவிலகல் குறியீட்டு மாற்றங்களின் பெரிய விகிதத்தை ஏற்படுத்துகின்றன, அதாவது, கொடுக்கப்பட்ட இழப்பு மாற்றத்திற்கு அவை ஒரு பெரிய கட்ட மாற்றத்தை உருவாக்க முடியும், எனவேமாக்-ஜெண்டர் மாடுலேட்டர்கள்மற்றும் வளைய மாடுலேட்டர்கள், பொதுவாக துளைகளைப் பயன்படுத்தி உருவாக்க விரும்பப்படுகிறதுகட்ட மாடுலேட்டர்கள்.

பல்வேறுசிலிக்கான் (Si) மாடுலேட்டர்வகைகள் படம் 10A இல் காட்டப்பட்டுள்ளன. ஒரு கேரியர் இன்ஜெக்ஷன் மாடுலேட்டரில், ஒளி மிகவும் பரந்த பின் சந்திப்பிற்குள் உள்ளார்ந்த சிலிக்கானில் அமைந்துள்ளது, மேலும் எலக்ட்ரான்கள் மற்றும் துளைகள் செலுத்தப்படுகின்றன. இருப்பினும், அத்தகைய மாடுலேட்டர்கள் மெதுவாக இருக்கும், பொதுவாக 500 மெகா ஹெர்ட்ஸ் அலைவரிசையுடன், ஏனெனில் இலவச எலக்ட்ரான்கள் மற்றும் துளைகள் உட்செலுத்தலுக்குப் பிறகு மீண்டும் இணைவதற்கு அதிக நேரம் எடுக்கும். எனவே, இந்த அமைப்பு பெரும்பாலும் மாடுலேட்டரை விட மாறி ஆப்டிகல் அட்டென்யூட்டராக (VOA) பயன்படுத்தப்படுகிறது. ஒரு கேரியர் டிப்ளிஷன் மாடுலேட்டரில், ஒளி பகுதி ஒரு குறுகிய pn சந்திப்பில் அமைந்துள்ளது, மேலும் pn சந்தியின் டிப்ளிஷன் அகலம் பயன்படுத்தப்பட்ட மின்சார புலத்தால் மாற்றப்படுகிறது. இந்த மாடுலேட்டர் 50Gb/s க்கும் அதிகமான வேகத்தில் செயல்பட முடியும், ஆனால் அதிக பின்னணி செருகும் இழப்பைக் கொண்டுள்ளது. வழக்கமான vpil 2 V-cm ஆகும். ஒரு உலோக ஆக்சைடு குறைக்கடத்தி (MOS) (உண்மையில் குறைக்கடத்தி-ஆக்சைடு-குறைக்கடத்தி) மாடுலேட்டர் ஒரு pn சந்திப்பில் ஒரு மெல்லிய ஆக்சைடு அடுக்கைக் கொண்டுள்ளது. இது சில கேரியர் குவிப்பு மற்றும் கேரியர் குறைப்பு ஆகியவற்றை அனுமதிக்கிறது, இது சுமார் 0.2 V-cm இன் சிறிய VπL ஐ அனுமதிக்கிறது, ஆனால் அதிக ஆப்டிகல் இழப்புகள் மற்றும் ஒரு யூனிட் நீளத்திற்கு அதிக கொள்ளளவு ஆகியவற்றின் குறைபாட்டைக் கொண்டுள்ளது. கூடுதலாக, SiGe (சிலிக்கான் ஜெர்மானியம் அலாய்) பேண்ட் விளிம்பு இயக்கத்தை அடிப்படையாகக் கொண்ட SiGe மின் உறிஞ்சுதல் மாடுலேட்டர்கள் உள்ளன. கூடுதலாக, உறிஞ்சும் உலோகங்கள் மற்றும் வெளிப்படையான மின்கடத்திகளுக்கு இடையில் மாற கிராபெனை நம்பியிருக்கும் கிராபெனின் மாடுலேட்டர்கள் உள்ளன. இவை அதிவேக, குறைந்த இழப்பு ஆப்டிகல் சிக்னல் பண்பேற்றத்தை அடைய வெவ்வேறு வழிமுறைகளின் பயன்பாடுகளின் பன்முகத்தன்மையை நிரூபிக்கின்றன.

படம் 10: (A) பல்வேறு சிலிக்கான் அடிப்படையிலான ஆப்டிகல் மாடுலேட்டர் வடிவமைப்புகளின் குறுக்குவெட்டு வரைபடம் மற்றும் (B) ஆப்டிகல் டிடெக்டர் வடிவமைப்புகளின் குறுக்குவெட்டு வரைபடம்.

படம் 10B இல் பல சிலிக்கான் அடிப்படையிலான ஒளி உணரிகள் காட்டப்பட்டுள்ளன. உறிஞ்சும் பொருள் ஜெர்மானியம் (Ge). Ge சுமார் 1.6 மைக்ரான் வரை அலைநீளங்களில் ஒளியை உறிஞ்சும் திறன் கொண்டது. இடதுபுறத்தில் காட்டப்பட்டுள்ளது இன்று வணிக ரீதியாக மிகவும் வெற்றிகரமான முள் அமைப்பு. இது P-வகை டோப் செய்யப்பட்ட சிலிக்கானால் ஆனது, அதன் மீது Ge வளர்கிறது. Ge மற்றும் Si 4% லேட்டிஸ் பொருத்தமின்மையைக் கொண்டுள்ளன, மேலும் இடப்பெயர்ச்சியைக் குறைக்க, SiGe இன் மெல்லிய அடுக்கு முதலில் ஒரு இடையக அடுக்காக வளர்க்கப்படுகிறது. Ge அடுக்கின் மேல் N-வகை டோப்பிங் செய்யப்படுகிறது. ஒரு உலோக-குறைக்கடத்தி-உலோக (MSM) ஃபோட்டோடியோட் நடுவில் காட்டப்பட்டுள்ளது, மேலும் ஒரு APD (பனிச்சரிவு ஒளிக்கண்டறிப்பான்) வலதுபுறத்தில் காட்டப்பட்டுள்ளது. APD இல் உள்ள பனிச்சரிவுப் பகுதி Si இல் அமைந்துள்ளது, இது குழு III-V தனிமப் பொருட்களில் உள்ள பனிச்சரிவுப் பகுதியுடன் ஒப்பிடும்போது குறைந்த இரைச்சல் பண்புகளைக் கொண்டுள்ளது.

தற்போது, ​​ஒளியியல் ஆதாயத்தை சிலிக்கான் ஃபோட்டானிக்ஸுடன் ஒருங்கிணைப்பதில் வெளிப்படையான நன்மைகள் கொண்ட தீர்வுகள் எதுவும் இல்லை. படம் 11, அசெம்பிளி மட்டத்தால் ஒழுங்கமைக்கப்பட்ட பல சாத்தியமான விருப்பங்களைக் காட்டுகிறது. இடதுபுறத்தில் எபிடாக்சியலாக வளர்க்கப்பட்ட ஜெர்மானியம் (Ge) ஐ ஆப்டிகல் ஆதாயப் பொருளாகப் பயன்படுத்துவது, எர்பியம்-டோப் செய்யப்பட்ட (Er) கண்ணாடி அலை வழிகாட்டிகள் (ஆப்டிகல் பம்பிங் தேவைப்படும் Al2O3 போன்றவை) மற்றும் எபிடாக்சியலாக வளர்க்கப்பட்ட காலியம் ஆர்சனைடு (GaAs) குவாண்டம் புள்ளிகள் ஆகியவை அடங்கும். அடுத்த நெடுவரிசை வேஃபர் டு வேஃபர் அசெம்பிளி ஆகும், இது III-V குழு ஆதாயப் பகுதியில் ஆக்சைடு மற்றும் கரிம பிணைப்பை உள்ளடக்கியது. அடுத்த நெடுவரிசை சிப்-டு-வேஃபர் அசெம்பிளி ஆகும், இது III-V குழு சிப்பை சிலிக்கான் வேஃபரின் குழிக்குள் உட்பொதித்து பின்னர் அலை வழிகாட்டி கட்டமைப்பை இயந்திரமயமாக்குவதை உள்ளடக்கியது. இந்த முதல் மூன்று நெடுவரிசை அணுகுமுறையின் நன்மை என்னவென்றால், சாதனத்தை வெட்டுவதற்கு முன் வேஃபருக்குள் முழுமையாகச் சோதிக்க முடியும். வலதுபுறத்தில் உள்ள நெடுவரிசை சிப்-டு-சிப் அசெம்பிளி ஆகும், இதில் சிலிக்கான் சில்லுகளை III-V குழு சில்லுகளுடன் நேரடியாக இணைப்பது, அத்துடன் லென்ஸ் மற்றும் கிரேட்டிங் கப்ளர்கள் வழியாக இணைப்பது ஆகியவை அடங்கும். வணிக பயன்பாடுகளை நோக்கிய போக்கு, விளக்கப்படத்தின் வலது பக்கத்திலிருந்து இடது பக்கமாக மேலும் ஒருங்கிணைந்த மற்றும் ஒருங்கிணைந்த தீர்வுகளை நோக்கி நகர்கிறது.

படம் 11: ஒளியியல் ஆதாயம் சிலிக்கான் அடிப்படையிலான ஃபோட்டானிக்ஸில் எவ்வாறு ஒருங்கிணைக்கப்படுகிறது. நீங்கள் இடமிருந்து வலமாக நகரும்போது, ​​உற்பத்தி செருகும் புள்ளி படிப்படியாக செயல்பாட்டில் பின்னோக்கி நகர்கிறது.