ಫೋಟೊನಿಕ್ ಇಂಟಿಗ್ರೇಟೆಡ್ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ (ಪಿಐಸಿ) ಮೆಟೀರಿಯಲ್ ಸಿಸ್ಟಮ್

ಫೋಟೊನಿಕ್ ಇಂಟಿಗ್ರೇಟೆಡ್ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ (ಪಿಐಸಿ) ಮೆಟೀರಿಯಲ್ ಸಿಸ್ಟಮ್

ಸಿಲಿಕಾನ್ ಫೋಟೊನಿಕ್ಸ್ ಎನ್ನುವುದು ವಿವಿಧ ಕಾರ್ಯಗಳನ್ನು ಸಾಧಿಸಲು ಬೆಳಕನ್ನು ನಿರ್ದೇಶಿಸಲು ಸಿಲಿಕಾನ್ ವಸ್ತುಗಳ ಆಧಾರದ ಮೇಲೆ ಪ್ಲ್ಯಾನರ್ ರಚನೆಗಳನ್ನು ಬಳಸುವ ಒಂದು ಶಿಸ್ತು. ಫೈಬರ್ ಆಪ್ಟಿಕ್ ಸಂವಹನಗಳಿಗಾಗಿ ಟ್ರಾನ್ಸ್ಮಿಟರ್ ಮತ್ತು ರಿಸೀವರ್ಗಳನ್ನು ರಚಿಸುವಲ್ಲಿ ಸಿಲಿಕಾನ್ ಫೋಟೊನಿಕ್ಸ್ ಅನ್ವಯಿಸುವ ಬಗ್ಗೆ ನಾವು ಇಲ್ಲಿ ಗಮನ ಹರಿಸುತ್ತೇವೆ. ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಬ್ಯಾಂಡ್‌ವಿಡ್ತ್, ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಹೆಜ್ಜೆಗುರುತು ಮತ್ತು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ವೆಚ್ಚ ಹೆಚ್ಚಳದಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚಿನ ಪ್ರಸರಣವನ್ನು ಸೇರಿಸುವ ಅಗತ್ಯವು ಹೆಚ್ಚಾದಂತೆ, ಸಿಲಿಕಾನ್ ಫೋಟೊನಿಕ್ಸ್ ಹೆಚ್ಚು ಆರ್ಥಿಕವಾಗಿ ಉತ್ತಮವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಭಾಗಕ್ಕಾಗಿ,ಫೋಟೊನಿಕ್ ಏಕೀಕರಣ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನಬಳಸಬೇಕು, ಮತ್ತು ಇಂದು ಹೆಚ್ಚಿನ ಸುಸಂಬದ್ಧ ಟ್ರಾನ್ಸ್‌ಸಿವರ್‌ಗಳನ್ನು ಪ್ರತ್ಯೇಕ ಲಿನ್‌ಬೊ 3/ ಪ್ಲ್ಯಾನರ್ ಲೈಟ್-ವೇವ್ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ (ಪಿಎಲ್‌ಸಿ) ಮಾಡ್ಯುಲೇಟರ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ಐಎನ್‌ಪಿ/ ಪಿಎಲ್‌ಸಿ ರಿಸೀವರ್‌ಗಳನ್ನು ಬಳಸಿ ನಿರ್ಮಿಸಲಾಗಿದೆ.

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

ಚಿತ್ರ 1 ಅತ್ಯಂತ ಜನಪ್ರಿಯ ಚಿತ್ರ ವಸ್ತು ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ. ಎಡದಿಂದ ಬಲಕ್ಕೆ ಸಿಲಿಕಾನ್ ಆಧಾರಿತ ಸಿಲಿಕಾ ಪಿಐಸಿ (ಪಿಎಲ್‌ಸಿ ಎಂದೂ ಕರೆಯುತ್ತಾರೆ), ಸಿಲಿಕಾನ್ ಆಧಾರಿತ ಇನ್ಸುಲೇಟರ್ ಪಿಕ್ (ಸಿಲಿಕಾನ್ ಫೋಟೊನಿಕ್ಸ್), ಲಿಥಿಯಂ ನಿಯೋಬೇಟ್ (ಲಿನ್‌ಬೊ 3), ಮತ್ತು III-V ಗ್ರೂಪ್ ಪಿಕ್, ಇನ್‌ಪಿ ಮತ್ತು ಜಿಎಎಎಸ್. ಈ ಕಾಗದವು ಸಿಲಿಕಾನ್ ಆಧಾರಿತ ಫೋಟೊನಿಕ್ಸ್ ಮೇಲೆ ಕೇಂದ್ರೀಕರಿಸುತ್ತದೆ. ಒಳಗೆಸಿಲಿಕಾನ್ ಫೋಟಾನಿಕ್ಸ್, ಲೈಟ್ ಸಿಗ್ನಲ್ 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 ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ. ಸಿಲಿಕಾ ಪದರವನ್ನು ರೂಪಿಸಲು ವೇಫರ್ ಮೇಲ್ಮೈ ಆಕ್ಸಿಡೀಕರಿಸಲ್ಪಟ್ಟಿದೆ. ಬಿಲ್ಲೆಗಳಲ್ಲಿ ಒಂದನ್ನು ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಪರಮಾಣುಗಳಿಂದ ಒಂದು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಆಳಕ್ಕೆ ಸ್ಫೋಟಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಎರಡು ಬಿಲ್ಲೆಗಳನ್ನು ನಂತರ ನಿರ್ವಾತದಲ್ಲಿ ಬೆಸೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಅವುಗಳ ಆಕ್ಸೈಡ್ ಪದರಗಳು ಪರಸ್ಪರ ಬಂಧಿಸಲ್ಪಡುತ್ತವೆ. ಅಸೆಂಬ್ಲಿ ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಅಯಾನ್ ಇಂಪ್ಲಾಂಟೇಶನ್ ರೇಖೆಯ ಉದ್ದಕ್ಕೂ ಒಡೆಯುತ್ತದೆ. ಕ್ರ್ಯಾಕ್‌ನಲ್ಲಿರುವ ಸಿಲಿಕಾನ್ ಪದರವನ್ನು ನಂತರ ಹೊಳಪು ಮಾಡಲಾಗುತ್ತದೆ, ಅಂತಿಮವಾಗಿ ಸಿಲಿಕಾ ಪದರದ ಮೇಲಿರುವ ಅಖಂಡ ಸಿಲಿಕಾನ್ “ಹ್ಯಾಂಡಲ್” ವೇಫರ್‌ನ ಮೇಲೆ ಸ್ಫಟಿಕದ ಎಸ್‌ಐನ ತೆಳುವಾದ ಪದರವನ್ನು ಬಿಡುತ್ತದೆ. ಈ ತೆಳುವಾದ ಸ್ಫಟಿಕದ ಪದರದಿಂದ ತರಂಗ ಮಾರ್ಗಗಳು ರೂಪುಗೊಳ್ಳುತ್ತವೆ. ಈ ಸಿಲಿಕಾನ್-ಆಧಾರಿತ ಇನ್ಸುಲೇಟರ್ (ಎಸ್‌ಒಐ) ಬಿಲ್ಲೆಗಳು ಕಡಿಮೆ-ನಷ್ಟದ ಸಿಲಿಕಾನ್ ಫೋಟೊನಿಕ್ಸ್ ತರಂಗ ಮಾರ್ಗಗಳನ್ನು ಸಾಧ್ಯವಾಗಿಸುತ್ತವೆಯಾದರೂ, ಅವುಗಳನ್ನು ಕಡಿಮೆ-ಶಕ್ತಿಯ CMOS ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ ಏಕೆಂದರೆ ಅವು ಒದಗಿಸುವ ಕಡಿಮೆ ಸೋರಿಕೆ ಪ್ರವಾಹದಿಂದಾಗಿ.

ಚಿತ್ರ 2 ರಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಿರುವಂತೆ ಸಿಲಿಕಾನ್ ಆಧಾರಿತ ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ವೇವ್‌ಗೈಡ್‌ಗಳ ಅನೇಕ ಸಂಭಾವ್ಯ ರೂಪಗಳಿವೆ. ಅವು ಮೈಕ್ರೊಸ್ಕೇಲ್ ಜರ್ಮೇನಿಯಮ್-ಡೋಪ್ಡ್ ಸಿಲಿಕಾ ವೇವ್‌ಗೈಡ್‌ಗಳಿಂದ ಹಿಡಿದು ನ್ಯಾನೊಸ್ಕೇಲ್ ಸಿಲಿಕಾನ್ ವೈರ್ ವೇವ್‌ಗೈಡ್‌ಗಳವರೆಗೆ ಇವೆ. ಜರ್ಮೇನಿಯಂ ಅನ್ನು ಮಿಶ್ರಣ ಮಾಡುವ ಮೂಲಕ, ಮಾಡಲು ಸಾಧ್ಯವಿದೆದ್ಯುತಿರಂಗಗಳುಮತ್ತು ವಿದ್ಯುತ್ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆನಿರ್ಮಾಣಕಾರಕಗಳು, ಮತ್ತು ಬಹುಶಃ ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಆಂಪ್ಲಿಫೈಯರ್ಗಳು. ಡೋಪಿಂಗ್ ಸಿಲಿಕಾನ್ ಮೂಲಕ, ಒಂದುಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಮಾಡ್ಯುಲೇಟರ್ಮಾಡಬಹುದು. ಎಡದಿಂದ ಬಲಕ್ಕೆ ಕೆಳಭಾಗ: ಸಿಲಿಕಾನ್ ವೈರ್ ವೇವ್‌ಗೈಡ್, ಸಿಲಿಕಾನ್ ನೈಟ್ರೈಡ್ ವೇವ್‌ಗೈಡ್, ಸಿಲಿಕಾನ್ ಆಕ್ಸಿನಿಟ್ರೈಡ್ ವೇವ್‌ಗೈಡ್, ದಪ್ಪ ಸಿಲಿಕಾನ್ ರಿಡ್ಜ್ ವೇವ್‌ಗೈಡ್, ತೆಳುವಾದ ಸಿಲಿಕಾನ್ ನೈಟ್ರೈಡ್ ವೇವ್‌ಗೈಡ್ ಮತ್ತು ಡೋಪ್ಡ್ ಸಿಲಿಕಾನ್ ವೇವ್‌ಗೈಡ್. ಮೇಲ್ಭಾಗದಲ್ಲಿ, ಎಡದಿಂದ ಬಲಕ್ಕೆ, ಸವಕಳಿ ಮಾಡ್ಯುಲೇಟರ್‌ಗಳು, ಜರ್ಮೇನಿಯಮ್ ಫೋಟೊಟೆಕ್ಟರ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ಜರ್ಮೇನಿಯಮ್ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಆಂಪ್ಲಿಫೈಯರ್.

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