فوٹوونک انٹیگریٹڈ سرکٹ (PIC) میٹریل سسٹم

فوٹوونک انٹیگریٹڈ سرکٹ (PIC) میٹریل سسٹم

سلیکن فوٹوونکس ایک ایسا نظم و ضبط ہے جو سلیکون مواد پر مبنی پلانر ڈھانچے کا استعمال کرتا ہے تاکہ روشنی کو مختلف قسم کے افعال حاصل کر سکے۔ ہم یہاں فائبر آپٹک کمیونیکیشن کے لیے ٹرانسمیٹر اور ریسیورز بنانے میں سلیکون فوٹوونکس کے اطلاق پر توجہ مرکوز کرتے ہیں۔ چونکہ ایک دی گئی بینڈوڈتھ پر مزید ٹرانسمیشن شامل کرنے کی ضرورت، دیے گئے فوٹ پرنٹ، اور دی گئی لاگت میں اضافہ ہوتا ہے، سلیکون فوٹوونکس معاشی طور پر زیادہ درست ہو جاتا ہے۔ آپٹیکل حصہ کے لیے،فوٹوونک انضمام ٹیکنالوجیاستعمال کیا جانا چاہیے، اور آج کل سب سے زیادہ مربوط ٹرانسیور علیحدہ LiNbO3/ پلانر لائٹ ویو سرکٹ (PLC) ماڈیولٹرز اور InP/PLC ریسیورز کا استعمال کرتے ہوئے بنائے گئے ہیں۔

شکل 1: عام طور پر استعمال ہونے والے فوٹوونک انٹیگریٹڈ سرکٹ (PIC) میٹریل سسٹمز دکھاتا ہے۔

شکل 1 سب سے زیادہ مقبول PIC میٹریل سسٹم کو دکھاتا ہے۔ بائیں سے دائیں سلکان پر مبنی سلیکا PIC (جسے PLC بھی کہا جاتا ہے)، سلکان پر مبنی انسولیٹر PIC (سلیکون فوٹوونکس)، لیتھیم نائوبیٹ (LiNbO3)، اور III-V گروپ PIC، جیسے InP اور GaAs ہیں۔ یہ مقالہ سلکان پر مبنی فوٹوونکس پر مرکوز ہے۔ میںسلکان فوٹوونکس، روشنی کا سگنل بنیادی طور پر سلکان میں سفر کرتا ہے، جس کا بالواسطہ بینڈ گیپ 1.12 الیکٹران وولٹ (1.1 مائکرون کی طول موج کے ساتھ) ہوتا ہے۔ سلکان کو بھٹیوں میں خالص کرسٹل کی شکل میں اگایا جاتا ہے اور پھر اسے ویفرز میں کاٹا جاتا ہے، جو آج عام طور پر 300 ملی میٹر قطر کے ہوتے ہیں۔ سیلیکا پرت بنانے کے لیے ویفر کی سطح کو آکسائڈائز کیا جاتا ہے۔ ویفرز میں سے ایک پر ایک خاص گہرائی تک ہائیڈروجن ایٹموں سے بمباری کی جاتی ہے۔ اس کے بعد دونوں ویفرز کو ایک خلا میں ملایا جاتا ہے اور ان کی آکسائیڈ تہیں ایک دوسرے سے جڑ جاتی ہیں۔ اسمبلی ہائیڈروجن آئن امپلانٹیشن لائن کے ساتھ ٹوٹ جاتی ہے۔ اس کے بعد شگاف پر موجود سلیکون کی تہہ کو پالش کیا جاتا ہے، آخر کار سلیکا کی تہہ کے اوپر برقرار سلکان "ہینڈل" ویفر کے اوپر کرسٹل لائن سی کی ایک پتلی تہہ چھوڑ جاتی ہے۔ ویو گائیڈ اس پتلی کرسٹل پرت سے بنتے ہیں۔ جب کہ یہ سلیکون پر مبنی انسولیٹر (SOI) ویفرز کم نقصان والے سلیکون فوٹوونکس ویو گائیڈ کو ممکن بناتے ہیں، لیکن وہ درحقیقت کم طاقت والے CMOS سرکٹس میں زیادہ عام طور پر استعمال ہوتے ہیں کیونکہ وہ کم رساو کرنٹ فراہم کرتے ہیں۔

سلیکون پر مبنی آپٹیکل ویو گائیڈز کی بہت سی ممکنہ شکلیں ہیں، جیسا کہ شکل 2 میں دکھایا گیا ہے۔ وہ مائیکرو اسکیل جرمینیئم ڈوپڈ سلیکا ویو گائیڈز سے لے کر نانوسکل سلکان وائر ویو گائیڈز تک ہیں۔ جرمینیم کو ملا کر، یہ بنانا ممکن ہے۔فوٹو ڈیٹیکٹراور برقی جذبماڈیولرز، اور ممکنہ طور پر آپٹیکل ایمپلیفائر بھی۔ ڈوپنگ سلکان کی طرف سے، ایکآپٹیکل ماڈیولیٹربنایا جا سکتا ہے. نیچے سے بائیں سے دائیں یہ ہیں: سلکان وائر ویو گائیڈ، سلکان نائٹرائڈ ویو گائیڈ، سلکان آکسینائٹرائیڈ ویو گائیڈ، موٹی سلکان رج ویو گائیڈ، پتلی سلکان نائٹرائڈ ویو گائیڈ اور ڈوپڈ سلکان ویو گائیڈ۔ سب سے اوپر، بائیں سے دائیں، ڈیپلیشن ماڈیولیٹر، جرمینیم فوٹو ڈیٹیکٹر، اور جرمینیم ہیں۔آپٹیکل یمپلیفائرز.

شکل 2: سلیکون پر مبنی آپٹیکل ویو گائیڈ سیریز کا کراس سیکشن، عام پھیلاؤ کے نقصانات اور اضطراری اشاریے دکھا رہا ہے۔