Silicijumska Fotonika

Istraživanja vezana za mogućnosti primene integrisanih optičkih kola u telekomunikacijama i kompjuterskoj industriji otpočela su još 70-tih godina prošlog veka, a imala su za cilj fabrikaciju optičkih "superčipova" koji bi na istom čipu sadržali emitere svetlosti, modulatore, pojačavače, optičke izolatore i detektore. Međutim, sve do ovog trenutka nisu usaglašeni stavovi povodom izbora optimalnog materijala za fabrikaciju ovakvih uređaja. U poslednje tri godine, usled porasta interesovanja velikih poluprovodničkih kompanija kao što su Intel i IBM, kao i ogromnih investicija uloženih u razvoj silicijumske fotonike u USA, Japanu, Koreji i Evropskoj uniji, došlo je do ogromnog napretka u ovoj oblasti. Silicijum kao materijal, ima čitav niz pogodnih osobina: jeftin je, lako dostupan, jednostavan za implementaciju i dominantan u poluprovodničkoj industriji. Pored toga, proizvodna infrastruktura za silicijum već postoji, zahvaljujući mikroelektronskoj industriji, a kako su predviđane dimenzije poprečnog preseka optoelektronskih uređaja na bazi silicijuma reda veličine nekoliko stotina nanometara, ona je sasvim odgovarajuća za proizvodnju nekoliko narednih generacija optičkih kola.

Glavne primene silicijumske fotonike se očekuju u optičkim vezama (optical interconnects) kakve su board-to-board, ili rack-to-rack, kao i između čipova ili čak unutar čipa. Sledeća potencijalna velika tržišta za silicijumsku fotoniku su optičke mreže koje podrazumevaju pristup do krajnjih korisnika (Fiber-to-the-Home, FTTH) i optoelektronski biohemijski i medicinski senzorski uređaji. U ovom trenutku, već postoji značajan napredak ka silikonizaciji optoelektronike: ostvarena je stimulisana emisija u silicijumskim laserima na bazi Raman-ovog efekta, a takođe i optički pojačavači, filteri, modulatori i konverteri talasnih dužina.

Na Katedri za Mikroelektroniku i tehničku fiziku u poslednjih šest meseci odvija se intenzivna naučno-istraživačka aktivnost u oblasti silicijumske fotonike. Osnovni pravci istraživanja odnose se na modelovanje rebrastih (rib), trakastih (strip) i šupljih (hollow) talasovoda za primene u optičkim filtrima i senzorima, kao i razmatranje uticaja nesavršenosti koje unose tehnološki procesi tokom fabrikacije u performanse uređaja.

Studenti završnih godina i postdiplomci koji su zainteresovani za istraživački rad iz navedenih oblasti mogu se obratiti Dr Petru Matavulju, Mr Stevanu Stankoviću i dipl. Ing Jasni Crnjanski za detaljnije informacije.

Figure: Modelovanje rib i strip talasovoda (gore-levo), jedna od mernih postavki u laboratoriji za fotoniku, ATI, UK (gore-desno), talasovod sa Si/SiO2 omotačem i SiO2 jezgrom (dole-levo), dvostruki racetrack optički filter (dole-sredina) i direkcioni kapler baziran na rib talasovodima (dole-desno).

Međunarodna saradnja

Grupa za Silicijumsku Fotoniku, koju trenutno čine Dr Petar Matavulj, Mr Stevan Stanković i dipl. ing Jasna Crnjanski, ostvarila je uspešnu saradnju sa istraživačima na Univerzitetu Surrey (Advanced Technology Institute, University of Surrey, UK) - Silicon Photonics Group, koja je realizovana kroz međunarodni projekat:

U okviru ovog projekta istražuju se mogućnosti za ostvarivanje monomodnog režima u silicijumskim uređajima malih dimenzija koji bi obezbedio rad nezavisno od polarizacije upadne svetlosti. Projekat podrazumeva teorijska istraživanja primenom komercijalnih softverskih paketa i razvoj softvera za specifične primene, nakon čega slede dizajn, fabrikacija i karakterizacija konkretnih uređaja. Pored toga, razmatraće se problemi koji se javljaju pri sprezanju nanofotonskih uređaja, primena senzorskih struktura baziranih na šupljim talasovodima, kao i mogućnosti za razvoj novih geometrija talasovoda koje bi omogućile rad na velikim talasnim dužinama. U ovaj projekat su takođe uključeni i korporacija Intel iz Santa Klare (SAD), ITC-IRST iz Trenta (Italija) i Grupa za fotoniku Politehnike u Bariju (Italija).

Last update: Mart 2007