சிலிக்கான் ஃபோட்டானிக்ஸ் செயலில் உள்ள உறுப்பு

சிலிக்கான் ஃபோட்டானிக்ஸ் செயலில் உள்ள உறுப்பு

ஃபோட்டானிக்ஸ் செயலில் உள்ள கூறுகள் குறிப்பாக ஒளி மற்றும் பொருளுக்கு இடையே வேண்டுமென்றே வடிவமைக்கப்பட்ட மாறும் தொடர்புகளைக் குறிக்கின்றன. ஃபோட்டானிக்ஸ் ஒரு பொதுவான செயலில் உள்ள கூறு ஒரு ஆப்டிகல் மாடுலேட்டர் ஆகும். அனைத்து தற்போதைய சிலிக்கான் அடிப்படையிலானதுஆப்டிகல் மாடுலேட்டர்கள்பிளாஸ்மா இலவச கேரியர் விளைவை அடிப்படையாகக் கொண்டது. ஒரு சிலிக்கான் பொருளில் உள்ள இலவச எலக்ட்ரான்கள் மற்றும் துளைகளின் எண்ணிக்கையை ஊக்கமருந்து, மின் அல்லது ஒளியியல் முறைகள் மூலம் மாற்றுவது அதன் சிக்கலான ஒளிவிலகல் குறியீட்டை மாற்றலாம், இது 1550 நானோமீட்டர் அலைநீளத்தில் சோரெஃப் மற்றும் பென்னட்டிடமிருந்து தரவைப் பொருத்துவதன் மூலம் பெறப்பட்ட சமன்பாடுகளில் (1,2) காட்டப்படுகிறது. . எலக்ட்ரான்களுடன் ஒப்பிடும்போது, ​​​​துளைகள் உண்மையான மற்றும் கற்பனையான ஒளிவிலகல் குறியீட்டு மாற்றங்களின் பெரிய விகிதத்தை ஏற்படுத்துகின்றன, அதாவது, அவை கொடுக்கப்பட்ட இழப்பு மாற்றத்திற்கு ஒரு பெரிய கட்ட மாற்றத்தை உருவாக்க முடியும்.Mach-Zehnder மாடுலேட்டர்கள்மற்றும் ரிங் மாடுலேட்டர்கள், பொதுவாக துளைகளை உருவாக்குவதற்கு விரும்பப்படுகிறதுகட்ட மாடுலேட்டர்கள்.

பல்வேறுசிலிக்கான் (Si) மாடுலேட்டர்வகைகள் படம் 10A இல் காட்டப்பட்டுள்ளன. ஒரு கேரியர் இன்ஜெக்ஷன் மாடுலேட்டரில், ஒளியானது மிகவும் பரந்த முள் சந்திப்பில் உள்ளார்ந்த சிலிக்கானில் அமைந்துள்ளது, மேலும் எலக்ட்ரான்கள் மற்றும் துளைகள் உட்செலுத்தப்படுகின்றன. இருப்பினும், அத்தகைய மாடுலேட்டர்கள் மெதுவாக இருக்கும், பொதுவாக 500 மெகா ஹெர்ட்ஸ் அலைவரிசையுடன் இருக்கும், ஏனெனில் இலவச எலக்ட்ரான்கள் மற்றும் துளைகள் உட்செலுத்தப்பட்ட பிறகு மீண்டும் ஒருங்கிணைக்க அதிக நேரம் எடுக்கும். எனவே, இந்த அமைப்பு பெரும்பாலும் மாடுலேட்டரை விட மாறி ஆப்டிகல் அட்டென்யூட்டராக (VOA) பயன்படுத்தப்படுகிறது. ஒரு கேரியர் டிபிளேஷன் மாடுலேட்டரில், ஒளி பகுதி ஒரு குறுகிய pn சந்திப்பில் அமைந்துள்ளது, மேலும் pn சந்திப்பின் குறைப்பு அகலம் பயன்படுத்தப்பட்ட மின்சார புலத்தால் மாற்றப்படுகிறது. இந்த மாடுலேட்டர் 50Gb/s க்கும் அதிகமான வேகத்தில் இயங்க முடியும், ஆனால் அதிக பின்னணி செருகும் இழப்பைக் கொண்டுள்ளது. வழக்கமான vpil 2 V-செ.மீ. ஒரு உலோக ஆக்சைடு குறைக்கடத்தி (MOS) (உண்மையில் குறைக்கடத்தி-ஆக்சைடு-குறைக்கடத்தி) மாடுலேட்டர் ஒரு pn சந்திப்பில் மெல்லிய ஆக்சைடு அடுக்கைக் கொண்டுள்ளது. இது சில கேரியர் குவிப்பு மற்றும் கேரியர் குறைவை அனுமதிக்கிறது, இது சிறிய VπL 0.2 V-cm ஐ அனுமதிக்கிறது, ஆனால் அதிக ஒளியியல் இழப்புகள் மற்றும் ஒரு யூனிட் நீளத்திற்கு அதிக கொள்ளளவு ஆகியவற்றின் குறைபாடு உள்ளது. கூடுதலாக, SiGe (சிலிக்கான் ஜெர்மானியம் அலாய்) பேண்ட் எட்ஜ் இயக்கத்தின் அடிப்படையில் SiGe மின் உறிஞ்சுதல் மாடுலேட்டர்கள் உள்ளன. கூடுதலாக, உறிஞ்சும் உலோகங்கள் மற்றும் வெளிப்படையான மின்கடத்திகளுக்கு இடையில் மாறுவதற்கு கிராபெனை நம்பியிருக்கும் கிராபெனின் மாடுலேட்டர்கள் உள்ளன. இவை அதிவேக, குறைந்த-இழப்பு ஆப்டிகல் சிக்னல் மாடுலேஷனை அடைவதற்கு வெவ்வேறு வழிமுறைகளின் பயன்பாடுகளின் பன்முகத்தன்மையை நிரூபிக்கின்றன.

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

பல சிலிக்கான் அடிப்படையிலான லைட் டிடெக்டர்கள் படம் 10B இல் காட்டப்பட்டுள்ளன. உறிஞ்சும் பொருள் ஜெர்மானியம் (Ge). Ge ஆனது சுமார் 1.6 மைக்ரான் வரை அலைநீளத்தில் ஒளியை உறிஞ்சும் திறன் கொண்டது. இன்று வணிக ரீதியாக வெற்றிகரமான முள் அமைப்பு இடதுபுறத்தில் காட்டப்பட்டுள்ளது. இது பி-வகை டோப் செய்யப்பட்ட சிலிக்கானால் ஆனது, அதில் ஜீ வளரும். Ge மற்றும் Si ஆகியவை 4% பின்னிணைப்பைக் கொண்டுள்ளன, மேலும் இடப்பெயர்வைக் குறைக்க, SiGe இன் மெல்லிய அடுக்கு முதலில் இடையக அடுக்காக வளர்க்கப்படுகிறது. ஜி லேயரின் மேல் N-வகை ஊக்கமருந்து செய்யப்படுகிறது. ஒரு உலோக-குறைக்கடத்தி-உலோக (MSM) போட்டோடியோட் நடுவில் காட்டப்பட்டுள்ளது, மேலும் ஒரு APD (பனிச்சரிவு போட்டோடெக்டர்) வலதுபுறத்தில் காட்டப்பட்டுள்ளது. APD இல் பனிச்சரிவு பகுதி Si இல் அமைந்துள்ளது, இது குழு III-V அடிப்படை பொருட்களில் உள்ள பனிச்சரிவு பகுதியுடன் ஒப்பிடும்போது குறைந்த இரைச்சல் பண்புகளைக் கொண்டுள்ளது.

தற்போது, ​​சிலிக்கான் ஃபோட்டானிக்ஸ் உடன் ஆப்டிகல் ஆதாயத்தை ஒருங்கிணைப்பதில் வெளிப்படையான நன்மைகளுடன் தீர்வுகள் எதுவும் இல்லை. படம் 11 சட்டசபை மட்டத்தால் ஒழுங்கமைக்கப்பட்ட பல சாத்தியமான விருப்பங்களைக் காட்டுகிறது. இடதுபுறத்தில் எபிடாக்சியாக வளர்ந்த ஜெர்மானியத்தை (Ge) ஆப்டிகல் ஆதாயப் பொருளாகப் பயன்படுத்துதல், erbium-doped (Er) கண்ணாடி அலை வழிகாட்டிகள் (Al2O3 போன்றவை, இதற்கு ஆப்டிகல் பம்பிங் தேவைப்படும்), மற்றும் எபிடாக்சியலியாக வளர்ந்த கேலியம் ஆர்சனைடு (GaAs) ஆகியவை அடங்கும். ) குவாண்டம் புள்ளிகள். அடுத்த நெடுவரிசை III-V குழு ஆதாயப் பகுதியில் ஆக்சைடு மற்றும் கரிமப் பிணைப்பை உள்ளடக்கிய வேஃபர் டு வேஃபர் அசெம்பிளி ஆகும். அடுத்த நெடுவரிசை சிப்-டு-வேஃபர் அசெம்பிளி ஆகும், இதில் III-V குழு சிப்பை சிலிக்கான் வேஃபரின் குழிக்குள் உட்பொதித்து, அலை வழிகாட்டி கட்டமைப்பை எந்திரம் செய்வதை உள்ளடக்கியது. இந்த முதல் மூன்று நெடுவரிசை அணுகுமுறையின் நன்மை என்னவென்றால், சாதனத்தை வெட்டுவதற்கு முன் செதில்க்குள் முழுமையாகச் செயல்பட முடியும். வலதுபுறம் உள்ள நெடுவரிசையானது சிப்-டு-சிப் அசெம்பிளி ஆகும், இதில் சிலிக்கான் சில்லுகளை III-V குழு சில்லுகளுடன் நேரடியாக இணைப்பது, அத்துடன் லென்ஸ் மற்றும் கிரேட்டிங் கப்ளர்ஸ் வழியாக இணைப்பது ஆகியவை அடங்கும். வணிகப் பயன்பாடுகளுக்கான போக்கு, மேலும் ஒருங்கிணைந்த மற்றும் ஒருங்கிணைந்த தீர்வுகளை நோக்கி விளக்கப்படத்தின் வலமிருந்து இடது பக்கமாக நகர்கிறது.

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