সিলিকন ফোটোনিক্স সক্রিয় উপাদান

সিলিকন ফোটোনিক্স সক্রিয় উপাদান

ফোটোনিক্স সক্রিয় উপাদানগুলি হালকা এবং পদার্থের মধ্যে ইচ্ছাকৃতভাবে ডিজাইন করা গতিশীল মিথস্ক্রিয়াগুলিতে বিশেষভাবে উল্লেখ করে। ফোটোনিক্সের একটি সাধারণ সক্রিয় উপাদান একটি অপটিক্যাল মডুলেটর। সমস্ত বর্তমান সিলিকন ভিত্তিকঅপটিক্যাল মডিউলারপ্লাজমা মুক্ত ক্যারিয়ার প্রভাবের উপর ভিত্তি করে। ডোপিং, বৈদ্যুতিক বা অপটিক্যাল পদ্ধতিগুলির মাধ্যমে সিলিকন উপাদানের নিখরচায় ইলেক্ট্রন এবং গর্তের সংখ্যা পরিবর্তন করা তার জটিল রিফেক্টিভ সূচক পরিবর্তন করতে পারে, এটি 1550 ন্যানোমিটারগুলির তরঙ্গদৈর্ঘ্যে সোরেফ এবং বেনেটের কাছ থেকে ফিটিংয়ের মাধ্যমে প্রাপ্ত সমীকরণগুলিতে (1,2) দেখানো একটি প্রক্রিয়া। ইলেক্ট্রনগুলির সাথে তুলনা করে, গর্তগুলি আসল এবং কাল্পনিক রিফেক্টিভ সূচক পরিবর্তনের বৃহত্তর অনুপাতের কারণ হয়, অর্থামাচ-জেহেন্ডার মডুলেটরএবং রিং মডিউলার, এটি সাধারণত গর্তগুলি তৈরি করতে ব্যবহার করা পছন্দ করেফেজ মডুলেটর.

বিভিন্নসিলিকন (এসআই) মডুলেটরপ্রকারগুলি চিত্র 10 এ দেখানো হয়েছে। একটি ক্যারিয়ার ইনজেকশন মডুলেটরে, হালকা খুব প্রশস্ত পিন জংশনের মধ্যে অভ্যন্তরীণ সিলিকনে অবস্থিত এবং ইলেক্ট্রন এবং গর্তগুলি ইনজেকশন করা হয়। যাইহোক, এই জাতীয় মডিউলারগুলি ধীর হয়, সাধারণত 500 মেগাহার্টজ ব্যান্ডউইথের সাথে, কারণ ফ্রি ইলেক্ট্রন এবং গর্তগুলি ইনজেকশনের পরে পুনরায় সংযুক্ত হতে আরও বেশি সময় নেয়। অতএব, এই কাঠামোটি প্রায়শই একটি মডুলেটারের পরিবর্তে একটি পরিবর্তনশীল অপটিক্যাল অ্যাটেনুয়েটর (ভিওএ) হিসাবে ব্যবহৃত হয়। একটি ক্যারিয়ার হ্রাস মডুলেটরে, হালকা অংশটি একটি সরু পিএন জংশনে অবস্থিত, এবং পিএন জংশনের হ্রাস প্রস্থকে একটি প্রয়োগ বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র দ্বারা পরিবর্তন করা হয়। এই মডুলেটরটি 50 গিগাবাইট/সেকেন্ডের বেশি গতিতে পরিচালনা করতে পারে তবে উচ্চ ব্যাকগ্রাউন্ড সন্নিবেশ ক্ষতি রয়েছে। সাধারণ ভিপিআইএল 2 ভি-সেমি। একটি ধাতব অক্সাইড সেমিকন্ডাক্টর (এমওএস) (আসলে সেমিকন্ডাক্টর-অক্সাইড-সেমিকন্ডাক্টর) মডুলেটরটিতে একটি পিএন জংশনে একটি পাতলা অক্সাইড স্তর থাকে। এটি কিছু ক্যারিয়ার জমে যাওয়ার পাশাপাশি ক্যারিয়ার হ্রাসের অনুমতি দেয়, প্রায় 0.2 ভি-সেমি এর একটি ছোট ভিএলকে মঞ্জুরি দেয় তবে উচ্চতর অপটিক্যাল ক্ষতির অসুবিধা এবং ইউনিট দৈর্ঘ্যের প্রতি উচ্চতর ক্যাপাসিট্যান্সের অসুবিধা রয়েছে। এছাড়াও, সিজ (সিলিকন জার্মানিয়াম অ্যালো) ব্যান্ড এজ মুভমেন্টের উপর ভিত্তি করে সিগ বৈদ্যুতিক শোষণ মডিউলেটর রয়েছে। এছাড়াও, গ্রাফিন মডুলারগুলি রয়েছে যা শোষণকারী ধাতু এবং স্বচ্ছ ইনসুলেটরগুলির মধ্যে স্যুইচ করতে গ্রাফিনের উপর নির্ভর করে। এগুলি উচ্চ-গতি, স্বল্প-ক্ষয় অপটিক্যাল সিগন্যাল মড্যুলেশন অর্জনের জন্য বিভিন্ন ব্যবস্থার অ্যাপ্লিকেশনগুলির বৈচিত্র্য প্রদর্শন করে।

চিত্র 10: (ক) বিভিন্ন সিলিকন-ভিত্তিক অপটিক্যাল মডিউলেটর ডিজাইনের ক্রস-বিভাগীয় চিত্র এবং (খ) অপটিক্যাল ডিটেক্টর ডিজাইনের ক্রস-বিভাগীয় চিত্র।

বেশ কয়েকটি সিলিকন-ভিত্তিক হালকা ডিটেক্টর চিত্র 10 বিতে দেখানো হয়েছে। শোষণকারী উপাদান হ'ল জার্মানিয়াম (জিই)। জিই প্রায় 1.6 মাইক্রন পর্যন্ত তরঙ্গদৈর্ঘ্যে আলো শোষণ করতে সক্ষম। বাম দিকে প্রদর্শিত আজ সবচেয়ে বাণিজ্যিকভাবে সফল পিন কাঠামো। এটি পি-টাইপ ডোপড সিলিকন দ্বারা গঠিত যার উপর জিই বৃদ্ধি পায়। জিই এবং এসআইয়ের একটি 4% জালির অমিল রয়েছে এবং স্থানচ্যুতি হ্রাস করার জন্য, সিআইজির একটি পাতলা স্তরটি প্রথমে বাফার স্তর হিসাবে বড় হয়। এন-টাইপ ডোপিং জিই লেয়ারের শীর্ষে সঞ্চালিত হয়। একটি ধাতব-সেমিকন্ডাক্টর-ধাতব (এমএসএম) ফটোডিয়োড মাঝখানে দেখানো হয় এবং একটি এপিডি (তুষারপাতের ফটোডেটর) ডানদিকে প্রদর্শিত হয়। এপিডির তুষারপাত অঞ্চলটি এসআই-তে অবস্থিত, যা গ্রুপ III-V এলিমেন্টাল উপকরণগুলিতে তুষারপাত অঞ্চলের তুলনায় কম শব্দের বৈশিষ্ট্য রয়েছে।

বর্তমানে সিলিকন ফোটোনিকগুলির সাথে অপটিক্যাল লাভকে সংহত করার সুস্পষ্ট সুবিধা সহ কোনও সমাধান নেই। চিত্র 11 সমাবেশ স্তর দ্বারা আয়োজিত বেশ কয়েকটি সম্ভাব্য বিকল্প দেখায়। সুদূর বাম দিকে একচেটিয়া সংহতকরণ রয়েছে যা এপিট্যাক্সিয়ালি উত্থিত জার্মানিয়াম (জিই) এর অপটিক্যাল লাভ উপাদান হিসাবে ব্যবহার করে, এরবিয়াম-ডোপড (ইআর) গ্লাস ওয়েভগুইডস (যেমন AL2O3, যার জন্য অপটিকাল পাম্পিং প্রয়োজন) এবং এপিটাক্সিয়ালি গ্যালিয়াম আর্সেনাইড (জিএএএস) কোয়ান্টাম ডটস অন্তর্ভুক্ত রয়েছে। পরবর্তী কলামটি ওয়েফার সমাবেশে ওয়েফার, তৃতীয় ভি গ্রুপ লাভ অঞ্চলে অক্সাইড এবং জৈব বন্ধন জড়িত। পরবর্তী কলামটি হ'ল চিপ-টু-ওয়াফার অ্যাসেমব্লিং, যার মধ্যে সিলিকন ওয়েফারের গহ্বরের মধ্যে III-V গ্রুপ চিপ এম্বেড করা এবং তারপরে ওয়েভগাইড কাঠামোকে মেশিন করা জড়িত। এই প্রথম তিনটি কলাম পদ্ধতির সুবিধাটি হ'ল ডিভাইসটি কাটার আগে ওয়েফারের অভ্যন্তরে পুরোপুরি কার্যকরী পরীক্ষা করা যেতে পারে। ডান-সর্বাধিক কলামটি হ'ল চিপ-টু-চিপ অ্যাসেম্বলি, সহ তৃতীয় ভি গ্রুপ চিপগুলিতে সিলিকন চিপগুলির সরাসরি সংযোগ স্থাপন, পাশাপাশি লেন্স এবং গ্রেটিং কাপলারের মাধ্যমে কাপলিং। বাণিজ্যিক অ্যাপ্লিকেশনগুলির দিকে প্রবণতা চার্টের ডান থেকে বাম দিকে আরও সংহত এবং সংহত সমাধানের দিকে চলেছে।

চিত্র 11: কীভাবে অপটিক্যাল লাভ সিলিকন-ভিত্তিক ফোটোনিকগুলিতে একীভূত হয়। আপনি বাম থেকে ডানে চলে যাওয়ার সাথে সাথে উত্পাদন সন্নিবেশ পয়েন্টটি ধীরে ধীরে প্রক্রিয়াটিতে ফিরে আসে।