ಫೋಟೊನಿಕ್ ಇಂಟಿಗ್ರೇಟೆಡ್ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ (PIC) ವಸ್ತು ವ್ಯವಸ್ಥೆ

ಫೋಟೊನಿಕ್ ಇಂಟಿಗ್ರೇಟೆಡ್ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ (PIC) ವಸ್ತು ವ್ಯವಸ್ಥೆ

ಸಿಲಿಕಾನ್ ಫೋಟೊನಿಕ್ಸ್ ಎನ್ನುವುದು ವಿವಿಧ ಕಾರ್ಯಗಳನ್ನು ಸಾಧಿಸಲು ಬೆಳಕನ್ನು ನಿರ್ದೇಶಿಸಲು ಸಿಲಿಕಾನ್ ವಸ್ತುಗಳ ಆಧಾರದ ಮೇಲೆ ಸಮತಲ ರಚನೆಗಳನ್ನು ಬಳಸುವ ಒಂದು ವಿಭಾಗವಾಗಿದೆ. ಫೈಬರ್ ಆಪ್ಟಿಕ್ ಸಂವಹನಕ್ಕಾಗಿ ಟ್ರಾನ್ಸ್‌ಮಿಟರ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ರಿಸೀವರ್‌ಗಳನ್ನು ರಚಿಸುವಲ್ಲಿ ಸಿಲಿಕಾನ್ ಫೋಟೊನಿಕ್ಸ್‌ನ ಅನ್ವಯದ ಮೇಲೆ ನಾವು ಇಲ್ಲಿ ಗಮನಹರಿಸುತ್ತೇವೆ. ನೀಡಿದ ಬ್ಯಾಂಡ್‌ವಿಡ್ತ್‌ನಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚಿನ ಪ್ರಸರಣವನ್ನು ಸೇರಿಸುವ ಅಗತ್ಯತೆ, ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಹೆಜ್ಜೆಗುರುತು ಮತ್ತು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ವೆಚ್ಚವು ಹೆಚ್ಚಾದಂತೆ, ಸಿಲಿಕಾನ್ ಫೋಟೊನಿಕ್ಸ್ ಹೆಚ್ಚು ಆರ್ಥಿಕವಾಗಿ ಉತ್ತಮವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಭಾಗಕ್ಕೆ,ಫೋಟೊನಿಕ್ ಏಕೀಕರಣ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನಬಳಸಬೇಕು, ಮತ್ತು ಇಂದು ಹೆಚ್ಚಿನ ಸುಸಂಬದ್ಧ ಟ್ರಾನ್ಸ್‌ಸಿವರ್‌ಗಳನ್ನು ಪ್ರತ್ಯೇಕ LiNbO3/ಪ್ಲಾನರ್ ಲೈಟ್-ವೇವ್ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ (PLC) ಮಾಡ್ಯುಲೇಟರ್‌ಗಳು ಮತ್ತು InP/PLC ರಿಸೀವರ್‌ಗಳನ್ನು ಬಳಸಿ ನಿರ್ಮಿಸಲಾಗಿದೆ.

ಚಿತ್ರ 1: ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಬಳಸುವ ಫೋಟೊನಿಕ್ ಇಂಟಿಗ್ರೇಟೆಡ್ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ (PIC) ವಸ್ತು ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ.

ಚಿತ್ರ 1 ಅತ್ಯಂತ ಜನಪ್ರಿಯ PIC ವಸ್ತು ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ. ಎಡದಿಂದ ಬಲಕ್ಕೆ ಸಿಲಿಕಾನ್-ಆಧಾರಿತ ಸಿಲಿಕಾ PIC (ಇದನ್ನು PLC ಎಂದೂ ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ), ಸಿಲಿಕಾನ್-ಆಧಾರಿತ ಅವಾಹಕ PIC (ಸಿಲಿಕಾನ್ ಫೋಟೊನಿಕ್ಸ್), ಲಿಥಿಯಂ ನಿಯೋಬೇಟ್ (LiNbO3), ಮತ್ತು III-V ಗುಂಪಿನ PIC, ಉದಾಹರಣೆಗೆ InP ಮತ್ತು GaAs. ಈ ಕಾಗದವು ಸಿಲಿಕಾನ್-ಆಧಾರಿತ ಫೋಟೊನಿಕ್ಸ್ ಮೇಲೆ ಕೇಂದ್ರೀಕರಿಸುತ್ತದೆ. ರಲ್ಲಿಸಿಲಿಕಾನ್ ಫೋಟೊನಿಕ್ಸ್, ಬೆಳಕಿನ ಸಂಕೇತವು ಮುಖ್ಯವಾಗಿ ಸಿಲಿಕಾನ್‌ನಲ್ಲಿ ಚಲಿಸುತ್ತದೆ, ಇದು 1.12 ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ವೋಲ್ಟ್‌ಗಳ ಪರೋಕ್ಷ ಬ್ಯಾಂಡ್ ಅಂತರವನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ (1.1 ಮೈಕ್ರಾನ್‌ಗಳ ತರಂಗಾಂತರದೊಂದಿಗೆ). ಸಿಲಿಕಾನ್ ಅನ್ನು ಕುಲುಮೆಗಳಲ್ಲಿ ಶುದ್ಧ ಹರಳುಗಳ ರೂಪದಲ್ಲಿ ಬೆಳೆಸಲಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ನಂತರ ಬಿಲ್ಲೆಗಳಾಗಿ ಕತ್ತರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಇದು ಇಂದು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ 300 ಮಿಮೀ ವ್ಯಾಸವನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ. ವೇಫರ್ ಮೇಲ್ಮೈ ಸಿಲಿಕಾ ಪದರವನ್ನು ರೂಪಿಸಲು ಆಕ್ಸಿಡೀಕರಣಗೊಳ್ಳುತ್ತದೆ. ಬಿಲ್ಲೆಗಳಲ್ಲಿ ಒಂದನ್ನು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಆಳಕ್ಕೆ ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಪರಮಾಣುಗಳಿಂದ ಸ್ಫೋಟಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ನಂತರ ಎರಡು ಬಿಲ್ಲೆಗಳನ್ನು ನಿರ್ವಾತದಲ್ಲಿ ಬೆಸೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಅವುಗಳ ಆಕ್ಸೈಡ್ ಪದರಗಳು ಒಂದಕ್ಕೊಂದು ಬಂಧಗೊಳ್ಳುತ್ತವೆ. ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಅಯಾನು ಅಳವಡಿಕೆ ರೇಖೆಯ ಉದ್ದಕ್ಕೂ ಜೋಡಣೆ ಒಡೆಯುತ್ತದೆ. ಬಿರುಕಿನ ಸಿಲಿಕಾನ್ ಪದರವನ್ನು ನಂತರ ಹೊಳಪು ಮಾಡಲಾಗುತ್ತದೆ, ಅಂತಿಮವಾಗಿ ಸಿಲಿಕಾ ಪದರದ ಮೇಲಿರುವ ಅಖಂಡ ಸಿಲಿಕಾನ್ "ಹ್ಯಾಂಡಲ್" ವೇಫರ್‌ನ ಮೇಲೆ ಸ್ಫಟಿಕದ Si ಯ ತೆಳುವಾದ ಪದರವನ್ನು ಬಿಡಲಾಗುತ್ತದೆ. ಈ ತೆಳುವಾದ ಸ್ಫಟಿಕದಂತಹ ಪದರದಿಂದ ವೇವ್‌ಗೈಡ್‌ಗಳು ರೂಪುಗೊಳ್ಳುತ್ತವೆ. ಈ ಸಿಲಿಕಾನ್-ಆಧಾರಿತ ಇನ್ಸುಲೇಟರ್ (SOI) ವೇಫರ್‌ಗಳು ಕಡಿಮೆ-ನಷ್ಟದ ಸಿಲಿಕಾನ್ ಫೋಟೊನಿಕ್ಸ್ ವೇವ್‌ಗೈಡ್‌ಗಳನ್ನು ಸಾಧ್ಯವಾಗಿಸಿದರೂ, ಕಡಿಮೆ-ಶಕ್ತಿಯ CMOS ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ಅವು ಒದಗಿಸುವ ಕಡಿಮೆ ಸೋರಿಕೆ ಪ್ರವಾಹದಿಂದಾಗಿ ಅವುಗಳನ್ನು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ.

ಚಿತ್ರ 2 ರಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಿರುವಂತೆ ಸಿಲಿಕಾನ್-ಆಧಾರಿತ ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ವೇವ್‌ಗೈಡ್‌ಗಳ ಹಲವು ಸಂಭವನೀಯ ರೂಪಗಳಿವೆ. ಅವುಗಳು ಮೈಕ್ರೋಸ್ಕೇಲ್ ಜರ್ಮೇನಿಯಮ್-ಡೋಪ್ಡ್ ಸಿಲಿಕಾ ವೇವ್‌ಗೈಡ್‌ಗಳಿಂದ ಹಿಡಿದು ನ್ಯಾನೊಸ್ಕೇಲ್ ಸಿಲಿಕಾನ್ ವೈರ್ ವೇವ್‌ಗೈಡ್‌ಗಳವರೆಗೆ ಇರುತ್ತವೆ. ಜರ್ಮೇನಿಯಮ್ ಅನ್ನು ಮಿಶ್ರಣ ಮಾಡುವ ಮೂಲಕ, ಇದನ್ನು ಮಾಡಲು ಸಾಧ್ಯವಿದೆಫೋಟೋ ಡಿಟೆಕ್ಟರ್‌ಗಳುಮತ್ತು ವಿದ್ಯುತ್ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆಮಾಡ್ಯುಲೇಟರ್‌ಗಳು, ಮತ್ತು ಪ್ರಾಯಶಃ ಸಹ ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಆಂಪ್ಲಿಫೈಯರ್ಗಳು. ಸಿಲಿಕಾನ್ ಅನ್ನು ಡೋಪಿಂಗ್ ಮಾಡುವ ಮೂಲಕ, ಒಂದುಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಮಾಡ್ಯುಲೇಟರ್ತಯಾರಿಸಬಹುದು. ಎಡದಿಂದ ಬಲಕ್ಕೆ ಕೆಳಗಿನವುಗಳೆಂದರೆ: ಸಿಲಿಕಾನ್ ವೈರ್ ವೇವ್‌ಗೈಡ್, ಸಿಲಿಕಾನ್ ನೈಟ್ರೈಡ್ ವೇವ್‌ಗೈಡ್, ಸಿಲಿಕಾನ್ ಆಕ್ಸಿನೈಟ್ರೈಡ್ ವೇವ್‌ಗೈಡ್, ದಪ್ಪ ಸಿಲಿಕಾನ್ ರಿಡ್ಜ್ ವೇವ್‌ಗೈಡ್, ತೆಳುವಾದ ಸಿಲಿಕಾನ್ ನೈಟ್ರೈಡ್ ವೇವ್‌ಗೈಡ್ ಮತ್ತು ಡೋಪ್ಡ್ ಸಿಲಿಕಾನ್ ವೇವ್‌ಗೈಡ್. ಮೇಲ್ಭಾಗದಲ್ಲಿ, ಎಡದಿಂದ ಬಲಕ್ಕೆ, ಸವಕಳಿ ಮಾಡ್ಯುಲೇಟರ್‌ಗಳು, ಜರ್ಮೇನಿಯಮ್ ಫೋಟೊಡೆಕ್ಟರ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ಜರ್ಮೇನಿಯಮ್ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಆಂಪ್ಲಿಫೈಯರ್ಗಳು.

ಚಿತ್ರ 2: ಸಿಲಿಕಾನ್-ಆಧಾರಿತ ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ವೇವ್‌ಗೈಡ್ ಸರಣಿಯ ಅಡ್ಡ-ವಿಭಾಗ, ವಿಶಿಷ್ಟವಾದ ಪ್ರಸರಣ ನಷ್ಟಗಳು ಮತ್ತು ವಕ್ರೀಕಾರಕ ಸೂಚ್ಯಂಕಗಳನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ.