ಫೋಟೊನಿಕ್ ಇಂಟಿಗ್ರೇಟೆಡ್ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ (PIC) ವಸ್ತು ವ್ಯವಸ್ಥೆ

ಫೋಟೊನಿಕ್ ಇಂಟಿಗ್ರೇಟೆಡ್ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ (PIC) ವಸ್ತು ವ್ಯವಸ್ಥೆ

ಸಿಲಿಕಾನ್ ಫೋಟೊನಿಕ್ಸ್ ಎನ್ನುವುದು ವಿವಿಧ ಕಾರ್ಯಗಳನ್ನು ಸಾಧಿಸಲು ಬೆಳಕನ್ನು ನಿರ್ದೇಶಿಸಲು ಸಿಲಿಕಾನ್ ವಸ್ತುಗಳನ್ನು ಆಧರಿಸಿದ ಸಮತಲ ರಚನೆಗಳನ್ನು ಬಳಸುವ ಒಂದು ವಿಭಾಗವಾಗಿದೆ. ಫೈಬರ್ ಆಪ್ಟಿಕ್ ಸಂವಹನಗಳಿಗಾಗಿ ಟ್ರಾನ್ಸ್‌ಮಿಟರ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ರಿಸೀವರ್‌ಗಳನ್ನು ರಚಿಸುವಲ್ಲಿ ಸಿಲಿಕಾನ್ ಫೋಟೊನಿಕ್ಸ್‌ನ ಅನ್ವಯದ ಮೇಲೆ ನಾವು ಇಲ್ಲಿ ಗಮನ ಹರಿಸುತ್ತೇವೆ. ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಬ್ಯಾಂಡ್‌ವಿಡ್ತ್, ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಹೆಜ್ಜೆಗುರುತು ಮತ್ತು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ವೆಚ್ಚದಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚಿನ ಪ್ರಸರಣವನ್ನು ಸೇರಿಸುವ ಅಗತ್ಯವು ಹೆಚ್ಚಾದಂತೆ, ಸಿಲಿಕಾನ್ ಫೋಟೊನಿಕ್ಸ್ ಹೆಚ್ಚು ಆರ್ಥಿಕವಾಗಿ ಉತ್ತಮವಾಗುತ್ತದೆ. ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಭಾಗಕ್ಕೆ,ಫೋಟೊನಿಕ್ ಏಕೀಕರಣ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನಬಳಸಬೇಕು, ಮತ್ತು ಇಂದು ಹೆಚ್ಚಿನ ಸುಸಂಬದ್ಧ ಟ್ರಾನ್ಸ್‌ಸಿವರ್‌ಗಳನ್ನು ಪ್ರತ್ಯೇಕ LiNbO3/ ಪ್ಲ್ಯಾನರ್ ಲೈಟ್-ವೇವ್ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ (PLC) ಮಾಡ್ಯುಲೇಟರ್‌ಗಳು ಮತ್ತು InP/PLC ರಿಸೀವರ್‌ಗಳನ್ನು ಬಳಸಿ ನಿರ್ಮಿಸಲಾಗಿದೆ.

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

ಚಿತ್ರ 1 ಅತ್ಯಂತ ಜನಪ್ರಿಯ PIC ವಸ್ತು ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ. ಎಡದಿಂದ ಬಲಕ್ಕೆ ಸಿಲಿಕಾನ್-ಆಧಾರಿತ ಸಿಲಿಕಾ PIC (PLC ಎಂದೂ ಕರೆಯುತ್ತಾರೆ), ಸಿಲಿಕಾನ್-ಆಧಾರಿತ ಇನ್ಸುಲೇಟರ್ PIC (ಸಿಲಿಕಾನ್ ಫೋಟೊನಿಕ್ಸ್), ಲಿಥಿಯಂ ನಿಯೋಬೇಟ್ (LiNbO3), ಮತ್ತು III-V ಗುಂಪು PIC, ಉದಾಹರಣೆಗೆ InP ಮತ್ತು GaAs. ಈ ಪ್ರಬಂಧವು ಸಿಲಿಕಾನ್-ಆಧಾರಿತ ಫೋಟೊನಿಕ್ಸ್ ಮೇಲೆ ಕೇಂದ್ರೀಕರಿಸುತ್ತದೆ. Inಸಿಲಿಕಾನ್ 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 ವೇಫರ್‌ಗಳಾಗಿ ಕತ್ತರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಅವು ಇಂದು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ 300 ಮಿಮೀ ವ್ಯಾಸವನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತವೆ. ವೇಫರ್ ಮೇಲ್ಮೈಯನ್ನು ಸಿಲಿಕಾ ಪದರವನ್ನು ರೂಪಿಸಲು ಆಕ್ಸಿಡೀಕರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ವೇಫರ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ಒಂದನ್ನು ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಪರಮಾಣುಗಳಿಂದ ಒಂದು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಆಳಕ್ಕೆ ಬಾಂಬ್ ಮಾಡಲಾಗುತ್ತದೆ. ನಂತರ ಎರಡು ವೇಫರ್‌ಗಳನ್ನು ನಿರ್ವಾತದಲ್ಲಿ ಬೆಸೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಅವುಗಳ ಆಕ್ಸೈಡ್ ಪದರಗಳು ಪರಸ್ಪರ ಬಂಧಿಸಲ್ಪಡುತ್ತವೆ. ಜೋಡಣೆಯು ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಅಯಾನ್ ಇಂಪ್ಲಾಂಟೇಶನ್ ರೇಖೆಯ ಉದ್ದಕ್ಕೂ ಒಡೆಯುತ್ತದೆ. ನಂತರ ಬಿರುಕಿನಲ್ಲಿರುವ ಸಿಲಿಕಾನ್ ಪದರವನ್ನು ಹೊಳಪು ಮಾಡಲಾಗುತ್ತದೆ, ಅಂತಿಮವಾಗಿ ಸಿಲಿಕಾ ಪದರದ ಮೇಲಿರುವ ಅಖಂಡ ಸಿಲಿಕಾನ್ "ಹ್ಯಾಂಡಲ್" ವೇಫರ್‌ನ ಮೇಲೆ ಸ್ಫಟಿಕದ Si ನ ತೆಳುವಾದ ಪದರವನ್ನು ಬಿಡುತ್ತದೆ. ಈ ತೆಳುವಾದ ಸ್ಫಟಿಕದ ಪದರದಿಂದ ವೇವ್‌ಗೈಡ್‌ಗಳು ರೂಪುಗೊಳ್ಳುತ್ತವೆ. ಈ ಸಿಲಿಕಾನ್-ಆಧಾರಿತ ಇನ್ಸುಲೇಟರ್ (SOI) ವೇಫರ್‌ಗಳು ಕಡಿಮೆ-ನಷ್ಟದ ಸಿಲಿಕಾನ್ ಫೋಟೊನಿಕ್ಸ್ ವೇವ್‌ಗೈಡ್‌ಗಳನ್ನು ಸಾಧ್ಯವಾಗಿಸಿದರೂ, ಅವು ಒದಗಿಸುವ ಕಡಿಮೆ ಸೋರಿಕೆ ಪ್ರವಾಹದಿಂದಾಗಿ ಅವುಗಳನ್ನು ವಾಸ್ತವವಾಗಿ ಕಡಿಮೆ-ಶಕ್ತಿಯ CMOS ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚಾಗಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ.

ಚಿತ್ರ 2 ರಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಿರುವಂತೆ, ಸಿಲಿಕಾನ್-ಆಧಾರಿತ ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ವೇವ್‌ಗೈಡ್‌ಗಳ ಹಲವು ಸಂಭಾವ್ಯ ರೂಪಗಳಿವೆ. ಅವು ಮೈಕ್ರೋಸ್ಕೇಲ್ ಜರ್ಮೇನಿಯಮ್-ಡೋಪ್ಡ್ ಸಿಲಿಕಾ ವೇವ್‌ಗೈಡ್‌ಗಳಿಂದ ನ್ಯಾನೊಸ್ಕೇಲ್ ಸಿಲಿಕಾನ್ ವೈರ್ ವೇವ್‌ಗೈಡ್‌ಗಳವರೆಗೆ ಇವೆ. ಜರ್ಮೇನಿಯಮ್ ಅನ್ನು ಮಿಶ್ರಣ ಮಾಡುವ ಮೂಲಕ, ಇದನ್ನು ಮಾಡಲು ಸಾಧ್ಯವಿದೆಫೋಟೋ ಡಿಟೆಕ್ಟರ್‌ಗಳುಮತ್ತು ವಿದ್ಯುತ್ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆಮಾಡ್ಯುಲೇಟರ್‌ಗಳು, ಮತ್ತು ಬಹುಶಃ ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಆಂಪ್ಲಿಫೈಯರ್‌ಗಳು ಸಹ. ಸಿಲಿಕಾನ್ ಅನ್ನು ಡೋಪಿಂಗ್ ಮಾಡುವ ಮೂಲಕ, ಒಂದುಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಮಾಡ್ಯುಲೇಟರ್ಮಾಡಬಹುದು. ಎಡದಿಂದ ಬಲಕ್ಕೆ ಕೆಳಭಾಗವು: ಸಿಲಿಕಾನ್ ವೈರ್ ವೇವ್‌ಗೈಡ್, ಸಿಲಿಕಾನ್ ನೈಟ್ರೈಡ್ ವೇವ್‌ಗೈಡ್, ಸಿಲಿಕಾನ್ ಆಕ್ಸಿನೈಟ್ರೈಡ್ ವೇವ್‌ಗೈಡ್, ದಪ್ಪ ಸಿಲಿಕಾನ್ ರಿಡ್ಜ್ ವೇವ್‌ಗೈಡ್, ತೆಳುವಾದ ಸಿಲಿಕಾನ್ ನೈಟ್ರೈಡ್ ವೇವ್‌ಗೈಡ್ ಮತ್ತು ಡೋಪ್ಡ್ ಸಿಲಿಕಾನ್ ವೇವ್‌ಗೈಡ್. ಮೇಲ್ಭಾಗದಲ್ಲಿ, ಎಡದಿಂದ ಬಲಕ್ಕೆ, ಡಿಪ್ಲಿಷನ್ ಮಾಡ್ಯುಲೇಟರ್‌ಗಳು, ಜರ್ಮೇನಿಯಮ್ ಫೋಟೋಡೆಕ್ಟರ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ಜರ್ಮೇನಿಯಮ್ ಇವೆ.ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಆಂಪ್ಲಿಫೈಯರ್‌ಗಳು.

ಚಿತ್ರ 2: ವಿಶಿಷ್ಟ ಪ್ರಸರಣ ನಷ್ಟಗಳು ಮತ್ತು ವಕ್ರೀಭವನ ಸೂಚ್ಯಂಕಗಳನ್ನು ತೋರಿಸುವ ಸಿಲಿಕಾನ್-ಆಧಾರಿತ ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ವೇವ್‌ಗೈಡ್ ಸರಣಿಯ ಅಡ್ಡ-ಛೇದ.