ഫോട്ടോണിക് ഇന്റഗ്രേറ്റഡ് സർക്യൂട്ട് (പിഐസി) മെറ്റീരിയൽ സിസ്റ്റം

ഫോട്ടോണിക് ഇന്റഗ്രേറ്റഡ് സർക്യൂട്ട് (പിഐസി) മെറ്റീരിയൽ സിസ്റ്റം

സിലിക്കൺ ഫോട്ടോണിക്സ് എന്നത് സിലിക്കൺ വസ്തുക്കളെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള പ്ലാനർ ഘടനകൾ ഉപയോഗിച്ച് പ്രകാശത്തെ വിവിധ പ്രവർത്തനങ്ങൾക്കായി നയിക്കുന്ന ഒരു മേഖലയാണ്. ഫൈബർ ഒപ്റ്റിക് ആശയവിനിമയങ്ങൾക്കായി ട്രാൻസ്മിറ്ററുകളും റിസീവറുകളും സൃഷ്ടിക്കുന്നതിൽ സിലിക്കൺ ഫോട്ടോണിക്‌സിന്റെ പ്രയോഗത്തിലാണ് ഞങ്ങൾ ഇവിടെ ശ്രദ്ധ കേന്ദ്രീകരിക്കുന്നത്. ഒരു നിശ്ചിത ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്ത്, ഒരു നിശ്ചിത കാൽപ്പാട്, ഒരു നിശ്ചിത ചെലവ് എന്നിവയിൽ കൂടുതൽ ട്രാൻസ്മിഷൻ ചേർക്കേണ്ടതിന്റെ ആവശ്യകത വർദ്ധിക്കുന്നതിനനുസരിച്ച്, സിലിക്കൺ ഫോട്ടോണിക്സ് കൂടുതൽ സാമ്പത്തികമായി മികച്ചതായിത്തീരുന്നു. ഒപ്റ്റിക്കൽ ഭാഗത്തിന്,ഫോട്ടോണിക് ഇന്റഗ്രേഷൻ സാങ്കേതികവിദ്യഉപയോഗിക്കണം, ഇന്നത്തെ മിക്ക സഹവർത്തിത്വമുള്ള ട്രാൻസ്‌സീവറുകളും പ്രത്യേക LiNbO3/ പ്ലാനർ ലൈറ്റ്-വേവ് സർക്യൂട്ട് (PLC) മോഡുലേറ്ററുകളും InP/PLC റിസീവറുകളും ഉപയോഗിച്ചാണ് നിർമ്മിച്ചിരിക്കുന്നത്.

ചിത്രം 1: സാധാരണയായി ഉപയോഗിക്കുന്ന ഫോട്ടോണിക് ഇന്റഗ്രേറ്റഡ് സർക്യൂട്ട് (PIC) മെറ്റീരിയൽ സിസ്റ്റങ്ങൾ കാണിക്കുന്നു.

ചിത്രം 1 ഏറ്റവും ജനപ്രിയമായ PIC മെറ്റീരിയൽ സിസ്റ്റങ്ങൾ കാണിക്കുന്നു. ഇടത്തുനിന്ന് വലത്തോട്ട് സിലിക്കൺ അധിഷ്ഠിത സിലിക്ക PIC (PLC എന്നും അറിയപ്പെടുന്നു), സിലിക്കൺ അധിഷ്ഠിത ഇൻസുലേറ്റർ PIC (സിലിക്കൺ ഫോട്ടോണിക്സ്), ലിഥിയം നിയോബേറ്റ് (LiNbO3), III-V ഗ്രൂപ്പ് PIC എന്നിവ InP, GaAs എന്നിവ പോലെയാണ്. ഈ പ്രബന്ധം സിലിക്കൺ അധിഷ്ഠിത ഫോട്ടോണിക്സിൽ ശ്രദ്ധ കേന്ദ്രീകരിക്കുന്നു.സിലിക്കൺ ഫോട്ടോണിക്സ്, പ്രകാശ സിഗ്നൽ പ്രധാനമായും സഞ്ചരിക്കുന്നത് സിലിക്കണിലാണ്, ഇതിന് 1.12 ഇലക്ട്രോൺ വോൾട്ട് (1.1 മൈക്രോൺ തരംഗദൈർഘ്യമുള്ള) പരോക്ഷ ബാൻഡ് വിടവുണ്ട്. ചൂളകളിൽ ശുദ്ധമായ പരലുകളുടെ രൂപത്തിൽ സിലിക്കൺ വളർത്തുകയും പിന്നീട് വേഫറുകളായി മുറിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു, ഇന്ന് അവ സാധാരണയായി 300 മില്ലീമീറ്റർ വ്യാസമുള്ളവയാണ്. വേഫർ ഉപരിതലം ഓക്സിഡൈസ് ചെയ്ത് ഒരു സിലിക്ക പാളി ഉണ്ടാക്കുന്നു. വേഫറുകളിൽ ഒന്ന് ഹൈഡ്രജൻ ആറ്റങ്ങൾ ഉപയോഗിച്ച് ഒരു നിശ്ചിത ആഴത്തിലേക്ക് ബോംബ് ചെയ്യുന്നു. രണ്ട് വേഫറുകളും പിന്നീട് ഒരു ശൂന്യതയിൽ ലയിപ്പിക്കുകയും അവയുടെ ഓക്സൈഡ് പാളികൾ പരസ്പരം ബന്ധിപ്പിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. ഹൈഡ്രജൻ അയോൺ ഇംപ്ലാന്റേഷൻ ലൈനിലൂടെ അസംബ്ലി പൊട്ടുന്നു. പിന്നീട് വിള്ളലിലെ സിലിക്കൺ പാളി മിനുക്കിയിരിക്കുന്നു, ഒടുവിൽ സിലിക്ക പാളിയുടെ മുകളിലുള്ള കേടുകൂടാത്ത സിലിക്കൺ "ഹാൻഡിൽ" വേഫറിന് മുകളിൽ ക്രിസ്റ്റലിൻ Si യുടെ ഒരു നേർത്ത പാളി അവശേഷിക്കുന്നു. ഈ നേർത്ത ക്രിസ്റ്റലിൻ പാളിയിൽ നിന്നാണ് വേവ്ഗൈഡുകൾ രൂപപ്പെടുന്നത്. ഈ സിലിക്കൺ അധിഷ്ഠിത ഇൻസുലേറ്റർ (SOI) വേഫറുകൾ കുറഞ്ഞ നഷ്ടമുള്ള സിലിക്കൺ ഫോട്ടോണിക്സ് വേവ്ഗൈഡുകൾ സാധ്യമാക്കുമ്പോൾ, അവ നൽകുന്ന കുറഞ്ഞ ചോർച്ച പ്രവാഹം കാരണം അവ യഥാർത്ഥത്തിൽ കുറഞ്ഞ പവർ CMOS സർക്യൂട്ടുകളിൽ സാധാരണയായി ഉപയോഗിക്കുന്നു.

ചിത്രം 2-ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ, സിലിക്കൺ അധിഷ്ഠിത ഒപ്റ്റിക്കൽ വേവ്ഗൈഡുകൾക്ക് നിരവധി സാധ്യമായ രൂപങ്ങളുണ്ട്. അവ മൈക്രോസ്കെയിൽ ജെർമേനിയം-ഡോപ്ഡ് സിലിക്ക വേവ്ഗൈഡുകൾ മുതൽ നാനോസ്കെയിൽ സിലിക്കൺ വയർ വേവ്ഗൈഡുകൾ വരെ ഉൾക്കൊള്ളുന്നു. ജെർമേനിയം മിശ്രിതമാക്കുന്നതിലൂടെ,ഫോട്ടോഡിറ്റക്ടറുകൾവൈദ്യുത ആഗിരണംമോഡുലേറ്ററുകൾ, ഒരുപക്ഷേ ഒപ്റ്റിക്കൽ ആംപ്ലിഫയറുകൾ പോലും. സിലിക്കൺ ഡോപ്പിംഗ് വഴി, ഒരുഒപ്റ്റിക്കൽ മോഡുലേറ്റർനിർമ്മിക്കാൻ കഴിയും. താഴെ ഇടത്തുനിന്ന് വലത്തോട്ട് ഇവയാണ്: സിലിക്കൺ വയർ വേവ്ഗൈഡ്, സിലിക്കൺ നൈട്രൈഡ് വേവ്ഗൈഡ്, സിലിക്കൺ ഓക്സിനൈട്രൈഡ് വേവ്ഗൈഡ്, കട്ടിയുള്ള സിലിക്കൺ റിഡ്ജ് വേവ്ഗൈഡ്, നേർത്ത സിലിക്കൺ നൈട്രൈഡ് വേവ്ഗൈഡ്, ഡോപ്പ് ചെയ്ത സിലിക്കൺ വേവ്ഗൈഡ്. മുകളിൽ, ഇടത്തുനിന്ന് വലത്തോട്ട്, ഡിപ്ലിഷൻ മോഡുലേറ്ററുകൾ, ജെർമേനിയം ഫോട്ടോഡിറ്റക്ടറുകൾ, ജെർമേനിയം എന്നിവയുണ്ട്.ഒപ്റ്റിക്കൽ ആംപ്ലിഫയറുകൾ.

ചിത്രം 2: സാധാരണ പ്രൊപ്പഗേഷൻ നഷ്ടങ്ങളും റിഫ്രാക്റ്റീവ് സൂചികകളും കാണിക്കുന്ന ഒരു സിലിക്കൺ അധിഷ്ഠിത ഒപ്റ്റിക്കൽ വേവ്ഗൈഡ് സീരീസിന്റെ ക്രോസ്-സെക്ഷൻ.