ഫോട്ടോണിക്ക് ഇൻ്റഗ്രേറ്റഡ് സർക്യൂട്ട് (പിഐസി) മെറ്റീരിയൽ സിസ്റ്റം

ഫോട്ടോണിക്ക് ഇൻ്റഗ്രേറ്റഡ് സർക്യൂട്ട് (പിഐസി) മെറ്റീരിയൽ സിസ്റ്റം

സിലിക്കൺ ഫോട്ടോണിക്‌സ് എന്നത് സിലിക്കൺ മെറ്റീരിയലുകളെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള പ്ലാനർ സ്ട്രക്ച്ചറുകൾ ഉപയോഗിച്ച് വിവിധ പ്രവർത്തനങ്ങൾ നേടുന്നതിന് പ്രകാശം നയിക്കാൻ ഉപയോഗിക്കുന്ന ഒരു വിഭാഗമാണ്. ഫൈബർ ഒപ്റ്റിക് ആശയവിനിമയങ്ങൾക്കായി ട്രാൻസ്മിറ്ററുകളും റിസീവറുകളും സൃഷ്ടിക്കുന്നതിൽ സിലിക്കൺ ഫോട്ടോണിക്സിൻ്റെ പ്രയോഗത്തിൽ ഞങ്ങൾ ഇവിടെ ശ്രദ്ധ കേന്ദ്രീകരിക്കുന്നു. തന്നിരിക്കുന്ന ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്ത്, തന്നിരിക്കുന്ന കാൽപ്പാടുകൾ, നിശ്ചിത വില എന്നിവയിൽ കൂടുതൽ സംപ്രേക്ഷണം ചേർക്കേണ്ടതിൻ്റെ ആവശ്യകത വർദ്ധിക്കുമ്പോൾ, സിലിക്കൺ ഫോട്ടോണിക്സ് കൂടുതൽ സാമ്പത്തികമായി മികച്ചതാകുന്നു. ഒപ്റ്റിക്കൽ ഭാഗത്തിന്,ഫോട്ടോണിക് ഇൻ്റഗ്രേഷൻ ടെക്നോളജിഉപയോഗിക്കേണ്ടതാണ്, കൂടാതെ ഇന്നത്തെ ഏറ്റവും യോജിച്ച ട്രാൻസ്‌സീവറുകൾ പ്രത്യേക LiNbO3/ പ്ലാനർ ലൈറ്റ്-വേവ് സർക്യൂട്ട് (PLC) മോഡുലേറ്ററുകളും InP/PLC റിസീവറുകളും ഉപയോഗിച്ചാണ് നിർമ്മിച്ചിരിക്കുന്നത്.

ചിത്രം 1: സാധാരണയായി ഉപയോഗിക്കുന്ന ഫോട്ടോണിക് ഇൻ്റഗ്രേറ്റഡ് സർക്യൂട്ട് (പിഐസി) മെറ്റീരിയൽ സിസ്റ്റങ്ങൾ കാണിക്കുന്നു.

ഏറ്റവും ജനപ്രിയമായ PIC മെറ്റീരിയൽ സിസ്റ്റങ്ങൾ ചിത്രം 1 കാണിക്കുന്നു. ഇടത്തുനിന്ന് വലത്തോട്ട് സിലിക്കൺ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള സിലിക്ക പിഐസി (പിഎൽസി എന്നും അറിയപ്പെടുന്നു), സിലിക്കൺ അധിഷ്‌ഠിത ഇൻസുലേറ്റർ പിഐസി (സിലിക്കൺ ഫോട്ടോണിക്സ്), ലിഥിയം നിയോബേറ്റ് (ലിഎൻബിഒ3), III-വി ഗ്രൂപ്പ് പിഐസി, ഇൻപി, ഗാ എ എന്നിവ. ഈ പേപ്പർ സിലിക്കൺ അധിഷ്ഠിത ഫോട്ടോണിക്സിൽ ശ്രദ്ധ കേന്ദ്രീകരിക്കുന്നു. ഇൻസിലിക്കൺ ഫോട്ടോണിക്സ്, ലൈറ്റ് സിഗ്നൽ പ്രധാനമായും സഞ്ചരിക്കുന്നത് സിലിക്കണിലാണ്, ഇതിന് 1.12 ഇലക്ട്രോൺ വോൾട്ട് (1.1 മൈക്രോൺ തരംഗദൈർഘ്യമുള്ള) പരോക്ഷ ബാൻഡ് വിടവുണ്ട്. ചൂളകളിൽ ശുദ്ധമായ പരലുകളുടെ രൂപത്തിലാണ് സിലിക്കൺ വളർത്തുന്നത്, തുടർന്ന് വേഫറുകളായി മുറിക്കുന്നു, അവ ഇന്ന് സാധാരണയായി 300 മില്ലീമീറ്റർ വ്യാസമുള്ളവയാണ്. വേഫർ ഉപരിതലം ഓക്സിഡൈസ് ചെയ്ത് സിലിക്ക പാളിയായി മാറുന്നു. വേഫറുകളിലൊന്ന് ഒരു നിശ്ചിത ആഴത്തിൽ ഹൈഡ്രജൻ ആറ്റങ്ങൾ ഉപയോഗിച്ച് ബോംബെറിയുന്നു. രണ്ട് വേഫറുകളും പിന്നീട് ഒരു ശൂന്യതയിൽ സംയോജിപ്പിക്കുകയും അവയുടെ ഓക്സൈഡ് പാളികൾ പരസ്പരം ബന്ധിപ്പിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. ഹൈഡ്രജൻ അയോൺ ഇംപ്ലാൻ്റേഷൻ ലൈനിലൂടെ അസംബ്ലി തകരുന്നു. വിള്ളലിലെ സിലിക്കൺ പാളി പിന്നീട് മിനുക്കിയിരിക്കുന്നു, ഒടുവിൽ സിലിക്ക പാളിയുടെ മുകളിലുള്ള കേടുപാടുകൾ കൂടാതെ സിലിക്കൺ "ഹാൻഡിൽ" വേഫറിന് മുകളിൽ ക്രിസ്റ്റലിൻ Si യുടെ നേർത്ത പാളി അവശേഷിക്കുന്നു. ഈ നേർത്ത ക്രിസ്റ്റലിൻ പാളിയിൽ നിന്നാണ് വേവ് ഗൈഡുകൾ രൂപപ്പെടുന്നത്. ഈ സിലിക്കൺ അധിഷ്‌ഠിത ഇൻസുലേറ്റർ (SOI) വേഫറുകൾ ലോസ്-ലോസ് സിലിക്കൺ ഫോട്ടോണിക്‌സ് വേവ്‌ഗൈഡുകൾ സാധ്യമാക്കുമ്പോൾ, അവ നൽകുന്ന കുറഞ്ഞ ലീക്കേജ് കറൻ്റ് കാരണം ലോ-പവർ CMOS സർക്യൂട്ടുകളിൽ അവ സാധാരണയായി ഉപയോഗിക്കുന്നു.

ചിത്രം 2-ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ സിലിക്കൺ അധിഷ്‌ഠിത ഒപ്റ്റിക്കൽ വേവ്‌ഗൈഡുകൾക്ക് സാധ്യമായ നിരവധി രൂപങ്ങളുണ്ട്. അവ മൈക്രോസ്‌കെയിൽ ജെർമേനിയം ഡോപ്പ് ചെയ്‌ത സിലിക്ക വേവ്‌ഗൈഡുകൾ മുതൽ നാനോ സ്‌കെയിൽ സിലിക്കൺ വയർ വേവ്‌ഗൈഡുകൾ വരെയുണ്ട്. ജെർമേനിയം കലർത്തി ഇത് നിർമ്മിക്കാൻ കഴിയുംഫോട്ടോഡിറ്റക്ടറുകൾവൈദ്യുത ആഗിരണവുംമോഡുലേറ്ററുകൾ, ഒരുപക്ഷേ ഒപ്റ്റിക്കൽ ആംപ്ലിഫയറുകൾ പോലും. സിലിക്കൺ ഉത്തേജിപ്പിക്കുന്നതിലൂടെ, ഒരുഒപ്റ്റിക്കൽ മോഡുലേറ്റർഉണ്ടാക്കാം. താഴെ ഇടത്തുനിന്ന് വലത്തോട്ട്: സിലിക്കൺ വയർ വേവ്ഗൈഡ്, സിലിക്കൺ നൈട്രൈഡ് വേവ്ഗൈഡ്, സിലിക്കൺ ഓക്സിനൈട്രൈഡ് വേവ്ഗൈഡ്, കട്ടിയുള്ള സിലിക്കൺ റിഡ്ജ് വേവ്ഗൈഡ്, നേർത്ത സിലിക്കൺ നൈട്രൈഡ് വേവ്ഗൈഡ്, ഡോപ്ഡ് സിലിക്കൺ വേവ്ഗൈഡ്. മുകളിൽ, ഇടത്തുനിന്ന് വലത്തോട്ട്, ഡിപ്ലിഷൻ മോഡുലേറ്ററുകൾ, ജെർമേനിയം ഫോട്ടോഡിറ്റക്ടറുകൾ, ജെർമേനിയം എന്നിവയുണ്ട്.ഒപ്റ്റിക്കൽ ആംപ്ലിഫയറുകൾ.

ചിത്രം 2: സിലിക്കൺ അധിഷ്ഠിത ഒപ്റ്റിക്കൽ വേവ്ഗൈഡ് ശ്രേണിയുടെ ക്രോസ്-സെക്ഷൻ, സാധാരണ പ്രചരണ നഷ്ടങ്ങളും റിഫ്രാക്റ്റീവ് സൂചികകളും കാണിക്കുന്നു.