Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Семенов А.С. -> "Интегральная оптика для систем передачи и обработки информации" -> 42

Интегральная оптика для систем передачи и обработки информации - Семенов А.С.

Семенов А.С., Смирнов В.Л., Шмалько А.В. Интегральная оптика для систем передачи и обработки информации — М.: Радио и связь, 1990. — 224 c.
ISBN 5-256-00738-6
Скачать (прямая ссылка): integralnayoptika1990.djvu
Предыдущая << 1 .. 36 37 38 39 40 41 < 42 > 43 44 45 46 47 48 .. 103 >> Следующая


4.3. ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ

АКТИВНЫХ УСТРОЙСТВ ИНТЕГРАЛЬНОЙ ОПТИКИ

Разработка монолитных многофункциональных ОИС основывается в первую очередь на применении монокристаллических слоев полупроводниковых соединений A111Bv, которые обеспечивают не только эффективное управление оптическими параметрами полупроводника и прямое взаимное преобразование электрических и оптических сигналов, но и открывают широкие технологические возможности для интеграции на их основе большинства активных и пассивных компонентов в монолитных ОИС. Сравнительные характеристики основных полупроводниковых, материалов приведены в табл. 4.2.

Большое число исследований посвящено таким материалам, как GaAs и Gai-iAl*As [19, 115]. На их основе разработаны практически все основные функциональные элементы ОИС: планариые и полосковые волноводы, направленные ответвители и переключатели каналов, электрооптические модуляторы; показана возможность усиления и детектирования когерентного излучения в OB; созданы ипжекционные лазеры с РОС и РБЗ; разработаны и созданы простейшие монолитные ОИС.

Волноводные структуры на основе соединений A111Bv формируются изменением как концентрации носителей, так и состава материала OB. В первом случае увеличение показателя преломления волноводной области обеспечивается компенсацией отрицательного вклада свободных носителей в показатель преломления материала OB, что достигается эпитаксиальным выращиванием слоев, обедненных основными носителями, на подложках с высокой их концентрацией, либо диффузией акцепторных примесей в подложку р-типа, либо ионной имплантацией (протонами или другими легкими ионами) материала OB. Гораздо большую гибкость и универсальность в изготовлении волноводных структур с заданными параметрами обеспечивают различные методы эпитаксиального (из жидкой и газовой фаз и молекулярного пучка) выращивания волноводных слоев, позволяющие изменять состав материала и получать волноводные слои толщиной от 1 до 50 мкм с различными показателями преломления. Волноводные структуры на основе GaAs и GaAlAs имеют потери от 0,2 до 2 дБ/см (см. табл. 4.2).

Комплексное применение полупроводниковых соединений A111Bv для разработки монолитных ОИС связано с использованием н других многокомпонент-

4-42 9> ных полупроводников, таких, как GaAsi-xP*, In1-XGaxP1-BAsv и т. д., которые обеспечивают соответствующим выбором подходящих составов согласование параметров решеток и показателей преломления волноводного слоя подложки и позволяют сочетать активные свойства материалов с малыми потерями в пассивном волноводе в требуемом спектральном диапазоне. На основе тройных соединений разработан целый ряд ИО-элементов — модуляторов, датчиков, оптронов и др. [126]. Важнейшей особенностью четырехкомпонентных твердых растворов Ini-IGa1P1-JAsa является использование их для создания лазерных источников излучения и фотоприемников в спектральных областях 1,3 и 1,5 мкм, наиболее оптимальных для BOJIC [115].

Для создания активных компонентов ОИС используются также полупроводниковые соединения A11Bvi. Наличие значительного электрооптического и акустооптического эффектов, лазерных свойств (при электронном и оптическом возбуждении) и фотопроводимости делает их перспективными материалами для создания различных ИО-устройств. На основе полупроводниковых соединений CdSiSe1-Jc созданы эффективные электро- и акустооптические модуляторы и модуляторы, управляемые внешними оптическими сигналами [128]. Применение полупроводниковых соединений A11Bvl для создания волноводных компонентов ОИС не встречает принципиальных трудностей, хотя слабо контролируемые электрические свойства этих соединений являются их основным недостатком по сравнению с полупроводниковыми соединениями A111Bv.

Германий и кремний не представляют самостоятельного интереса для монолитных ОИС из-за отсутствия у них электрооптического эффекта и лазерных свойств, а также потому, что область их пропускания лежит в более далекой инфракрасной части спектра. Однако в сочетании с другими материалами они могут быть использованы для разработки гибридных ОИС. На монокристаллических подложках кремния с изолирующим слоем SiO2 созданы волноводные интегральные фотодетекторы, спектроанализаторы и некоторые другие ОИС.

При создании различных пассивных компонентов интегральной оптики широкое применение находят волноводные структуры, получаемые методами ионного обмена, диффузии, имплантации ионов в аморфные подложки, волноводы на основе полимерных пленок, пленок окислов и ХСП [115].

Наиболее перспективными материалами для интегральной оптики являются такие, которые пригодны для создания как активных, так и пассивных элементов ОИС на общей подложке либо обеспечивают эффективное объединение отдельных элементов в гибридных интегральных схемах. Поэтому оценку пригодности материалов следует приводить с учетом не только возможности реализации на их основе определенного набора функциональных элементов, но и их совместимости с методами изготовления различных волноводных микроструктур и других элементов ОИС. Дальнейшее развитие и практическое применение интегральной оптики будут зависеть главным образом от возможностей развития материалов и технологии, способных решить основные проблемы воспроизводимого изготовления отдельных элементов, устройств и ОИС в целом с высокой степенью надежности.
Предыдущая << 1 .. 36 37 38 39 40 41 < 42 > 43 44 45 46 47 48 .. 103 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed