Корисник:Ricma994
Fotonska integrisana kola
[уреди | уреди извор]Fotonsko integrisano kolo ili integrisano opticko kolo je uredjaj koji ujedinjuje vise(makar dvije) fotonske funkcije, te je kao takav slican elektricnim integrisanim kolima. Najveca razlika izmedju ovo dvoje je sljedeca: Fotonsko integrisano kolo omogucava funkcionalnost za informacione signale, sprovedene na optickim talasnim duzinama u vidljivom spektru ili blizu 850nm-1650nm. Materijalna platforma za fotonska integrisana kola koja se najvise eksploatise I siroko je prihvacena u komercijalnom smislu, jeste indium fosfid, koji dozvoljava integrisanje vise razlicitih, opticki aktivnih I pasivnih funkcija na istom cipu. Inicijelni primjeri fotonskih integrisanih kola bili su jednostavni distribuirani Bragg-reflektor(DBR) laseri, koji su se sastojali od dvije nezavisno kontrolisane uredjajne sekcije – pojacavacka sekcija I DBR ogledalo-sekcija. Posljedicno, svi moderni monolitni podesavajuci laseri, siroko-podesavajuci laseri, eksterno-modulisani laseri I predajnici, integrisani prijemnici itd. su primjeri fotonskih integrisanih kola. Trenutni najsofisticiraniji uredjaji imaju u sebi stotine funkcija na jednom jedinom cipu. Prvi radovi na ovom polju su izvrseni u Bell laboratorijama. Najznacajniji Akademski centri Ekselencije su Univerzitet u Kaliforniji u Santa Barbari, kao I Tehnicki Univerzitet u Ajndhovenu. U skorije vrijeme, ogromna kolicina sredstava je investirana u razvoj fotonskih integrisanih kola sa silicijumom. Istrazivanje iz 2005. je pokazalo da silicijum, iako je indirektno izolacioni materijal, ipak moze biti iskoriscen da generise lasersku svjetlost putem Ramanove nelinearnosti. Takvi laseri nemaju elektricni vec fotonski pogon I stoga zahtijevaju dodatne opticke laserske izvore.
Poredjenje sa elektricnim integrisanim kolima
[уреди | уреди извор]Za razliku od elektricnih integrisanih kola gdje je silicijum dominantan materijal, fotonska integrisana kola se proizvode od razlicitih materijala, ukljucujuci elektro-opticke kristale kao sto su litijum-niobat, silicijum-dioksid na silicijum, silicijum na izolator, razlicite polimere I poluprovodnicke materijale, koji se koriste za izradu poluprovodnickih lasera kao sto su GaAs I InP. Upotrebljavaju se razliciti materijali zato sto svi oni pruzaju raznovrsne prednosti I ogranicenja u zavisnosti od funkcija koju je potrebno integrisati. Uzmimo za primjer silicijum dioksid. Fotonska kola koja se baziraju na silicijum dioksidu imaju jako pozeljne karakteristike za pasivna fotonska kola kao sto je AWG zbog svojih uporedno niskih gubitaka I niske termalne osjetljivosti, fotonska kola na bazi GaAs ili InP dozvoljavaju direktnu integraciju svjetlosnih izvora I silicijumska fotonska kola omogucavaju ko-integraciju fotonike sa elektronikom na bazi tranzistora.
PRIMJER FOTONSKOG CIPA BAZIRANOG NA INDIUM-FOSFIDU KOJI SADRZI SIROK SPEKTAR FUNKCIJA http://spie.org/x108854.xml
Tehnike izrade su slicne onima koriscenim u elektricnim kolima u kojima se fotolitografija koristi da oblikuje ‘wafer’(poluprovodnik koji izgleda kao tanak disk, sluzi kao bazni materijal na kojima se formira integrisano kolo) za graviranje I otklanjanje materijala. Suprotno elektronici gdje je primarni uredjaj tranzistor, u fotonici nema dominantnog uredjaja. Raspon uredjaja neophodnih na cipu ukljucuje povezani ‘waveguide’ s niskim gubicima(waveguide je struktura koja cuva talase, kao sto su elektromagnetni ili zvucni), djelitelji snage, opticki pojacavaci, opticki modulatori, filtri, laseri I detektori. Ovi uredjaji zahtijevaju skup razlicitih materijala I tehnika proizvodnje, sto cini tezim realizaciju na jednom cipu. Novije tehnike koriscenja rezonantne fotonske interferometrije otvara put za upotrebu UV LED u optickom racunarstvu uz mnogo nize cijene, sto vodi ka PHz potrosackoj elektronici.
Primjeri fotonskih integrisanih kola
[уреди | уреди извор]Glavna primjena fotonskih kola je u oblasti komunikacije putem optickih vlakana, a takodje imaju svoje mjesto I u biomedicinskom I fotonskom racunarstvu. ‘Arrayed waveguide graating(AWG)’ koji se u sirokoj upotrebi koriste kao opticki (de)multiplekseri u (WDM-multipleksing deljenjem talasnih duzina) optickim sistemima za komunikaciju su primjer fotonskog elektricnog kola koji je zamijenio prethodne multipleksne seme koje su koristile visebrojne elemente diskretnog filtra. S obzirom da je separacija optickih modova potreba kvantnog racunarstva, ova tehnologija moze biti od pomoci u minijaturizaciji kvantnih kompjutera.
Jos jedan primjer fotonoskog integrisanog cipa koji je u sirokoj primjeni danas, konkretno u optickoj komunikaciji, jeste eksterno modulisani laser(EML) koji kombinuje distribuiranu ‘feedback’ laser diodu sa elektro-apsorpcionim modulatorom na samo jednom InP cipu.
Prednosti fotonskih kola
[уреди | уреди извор]Fotonska integrisana kola mogu omoguciti optickim sistemima da budu kompaktnije izrade I boljeg performansa od onih sa diskretnim optickim komponentama. Takodje nude mogucnost integracije sa elektricnim kolima u cilju poboljsanja funkcionalnosti. Izazov pri dostizanju ovog nivoa integracije jeste velicina raskoraka, odnosno razlike izmedju elektricnih I fotonskih komponenti. Strucnjaci iz oblasti nanoplazme su fokusirani na kreiranje ultrakompaktnih komponenti za realizaciju fotonskih uredjaja nanodimenzija koji ce parirati elektricnim uredjajima. Primjer nove generacije komponenti je skoro predlozena plazma-filter propusnik opsega koji koristi odziv slican elektromagnetski indukovanoj transparenciji radi postizanja multi-kanalnog filtriranja. Ovo omogucava laku kontrolu nad talasnim duzinama I frekvecijskim opsezima filtra za primjenu u sistemima za multipleksiranje talasnih duzina za opticko racunarstvo I komunikaciju u visoko-integrisanim, potpuno optickim kolima. Fotonska integrisana kola treba da budu imuna na opasnosti gubljenja funkcionalnosti, koje su povezane sa elektromagnetnim pulsom(EMP). S druge strane nece biti imuna na visoki neutron flux.
Reference
[уреди | уреди извор]https://en.wikipedia.org/wiki/Photonic_integrated_circuit
Photonics, Amnon Yariv, Pochi Yeh
Spoljasnje veze
[уреди | уреди извор]http://opt.zju.edu.cn/zjuopt21/attachments/2010-10/01-1288255463-1284.pdf
http://hr.irt3000.si/data/revije-hr/2010/12/IRT3000_HR_12_4.pdf
http://www.orc.soton.ac.uk/publications/65xx/6540.pdf