Elemene malosi o le Silicon photonics

Elemene malosi o le Silicon photonics

O vaega gaioi o le Photonics e faasino tonu lava i fegalegaleaiga fa'agaioi ua mamanuina ma le fa'amoemoeina i le va o le malamalama ma mea. O se vaega gaioi masani o le photonics o se modulator opitika. O mea uma o lo'o iai nei e fa'avae i le siliconmodulators opitikae faʻavae i luga o le aafiaga o le plasma free carrier. O le suia o le aofaʻi o electrons saoloto ma pu i totonu o se mea silicon e ala i le doping, eletise poʻo metotia opitika e mafai ona suia ai lona faʻasinomaga faʻataʻitaʻi faigata, o se faiga o loʻo faʻaalia i faʻatusatusaga (1,2) na maua e ala i le faʻafetauiina o faʻamatalaga mai Soref ma Bennett i le wavelength o le 1550 nanometers. Pe a faʻatusatusa i electrons, o pu e mafua ai se vaega tele o suiga moni ma mafaufauga o le faʻasinomaga faʻataʻitaʻi, o lona uiga, e mafai ona latou gaosia se suiga tele o le vaega mo se suiga o le gau, o lea i totonuFa'atonutonu Mach-Zehnderma mama modulators, e masani ona sili atu le faʻaaogaina o pu e fai aifa'atonutonu vaega.

O mea eseesefa'atonutonu silicon (Si)O ituaiga o loʻo faʻaalia i le Ata 10A. I totonu o se modulator tui feaveaʻi, o loʻo i totonu o le intrinsic silicon i totonu o se fesoʻotaʻiga pin lautele, ma e tuiina ai electrons ma holes. Peitaʻi, o ia modulators e sili atu le telegese, e masani lava i le bandwidth o le 500 MHz, aua o electrons ma holes saoloto e umi se taimi e toe faʻafouina ai pe a uma ona tuiina. O le mea lea, o lenei fausaga e masani ona faʻaaogaina o se variable optical attenuator (VOA) nai lo se modulator. I totonu o se modulator faʻaitiitia o le tuiina, o le vaega o le malamalama o loʻo i totonu o se fesoʻotaʻiga pn vaapiapi, ma o le lautele o le faʻaitiitia o le fesoʻotaʻiga pn e suia e se fanua eletise faʻaoga. E mafai e lenei modulator ona faʻagaoioia i saoasaoa e sili atu i le 50Gb/s, ae e maualuga le faʻaletonu o le faʻapipiʻiina o le talaaga. O le vpil masani o le 2 V-cm. O se metal oxide semiconductor (MOS) (o le mea moni semiconductor-oxide-semiconductor) modulator o loʻo i ai se vaega oxide manifinifi i totonu o se fesoʻotaʻiga pn. E mafai ai ona faʻaputuina nisi o avefeʻau faʻapea foʻi ma le faʻaitiitia o le avefeʻau, e mafai ai ona maua se VπL laʻititi e tusa ma le 0.2 V-cm, ae e iai le le lelei o le maualuga o le gau o le opitika ma le maualuga o le capacitance i le iunite umi. E le gata i lea, o loʻo iai SiGe electrical absorption modulators e faʻavae i luga o le SiGe (silicon Germanium alloy) band edge movement. E le gata i lea, o loʻo iai graphene modulators e faʻalagolago i le graphene e fesuiaʻi i le va o uʻamea mitiia ma transparent insulators. O nei mea e faʻaalia ai le eseese o faʻaoga o auala eseese e ausia ai le saoasaoa maualuga, maualalo le gau o le optical signal modulation.

Ata 10: (A) Ata fa'alava o mamanu eseese o le silicon-based optical modulator ma le (B) ata fa'alava o mamanu o le optical detector.

O lo'o fa'aalia i le Ata 10B ni masini e iloa ai le malamalama e fa'avae i le silicon. O le mea e mitiia ai o le germanium (Ge). E mafai e le Ge ona mitiia le malamalama i galu uumi e o'o atu i le 1.6 microns. O lo'o fa'aalia i le agavale o le fausaga sili ona manuia fa'apisinisi i aso nei. E aofia ai le silicon ua fa'apipi'iina i le ituaiga-P lea e ola ai le Ge. O le Ge ma le Si e iai le 4% lattice mismatch, ma ina ia fa'aitiitia ai le dislocation, e muamua totoina se vaega manifinifi o le SiGe o se vaega buffer. E faia le fa'apipi'iina o le ituaiga-N i le pito i luga o le vaega Ge. O lo'o fa'aalia i le ogatotonu se photodiode metal-semiconductor-metal (MSM), ma se APD (masini e iloa ai le solo o le ava) o loʻo faʻaalia i le itu taumatau. O le vaega o le avalanche i le APD o loʻo i le Si, lea e maualalo lona pisa pe a faʻatusatusa i le vaega o le avalanche i mea elemene o le Vaega III-V.

I le taimi nei, e leai ni fofo e manino lava le lelei i le tuufaatasia o le optical gain ma le silicon photonics. O loo faaalia i le Ata 11 ni nai filifiliga e ono faatulagaina e tusa ai ma le tulaga o le faapotopotoga. I le itu tauagavale mamao o loo i ai ni monolithic integrations e aofia ai le faaaogaina o le epitaxially grown germanium (Ge) o se mea e optical gain, erbium-doped (Er) glass waveguides (e pei o le Al2O3, lea e manaomia ai le optical pumping), ma epitaxially grown gallium arsenide (GaAs) quantum dots. O le isi koluma o le wafer to wafer assembly, e aofia ai le oxide ma le organic bonding i le III-V group gain region. O le isi koluma o le chip-to-wafer assembly, lea e aofia ai le faapipiiina o le III-V group chip i totonu o le avanoa o le silicon wafer ona sosoo ai lea ma le masiniina o le waveguide structure. O le lelei o lenei auala muamua e tolu koluma o le mafai lea ona faataitai atoatoa le masini i totonu o le wafer a o lei tipiina. O le koluma pito i taumatau o le chip-to-chip assembly, e aofia ai le faapipiiina tuusao o silicon chips i III-V group chips, faapea foi ma le faapipiiina e ala i le lens ma grating couplers. O le aga masani i talosaga faapisinisi ua agai mai le itu taumatau i le itu tauagavale o le siata agai atu i fofo e sili atu ona tuufaatasi ma lelei.

Ata 11: Fa'afefea ona tu'ufa'atasia le optical gain i totonu o le photonics e fa'avae i le silicon. A'o e agai mai le agavale i le taumatau, e faasolosolo malie ona toe fo'i le vaega e fa'aofi ai le gaosiga i le faagasologa.