باستخدام أدلة الموجات الضوئية والمرنانات الحلقية كأمثلة، يوضحون كيف يمكن استخدام معالجة الطبقة الذرية (ALP) لتحسين الخصائص البصرية للأجهزة الضوئية المصنوعة من SiC بشكل كبير..
MPL وFraunhofer يطبقان SiC على صور PIC
مقطع عرضي للبنية الضوئية في كربيد السيليكون (SiC on Insulator، SiCOI).
يعتبر SiC موضع اهتمام بسبب التأثيرات البصرية غير الخطية التي يمكن استغلالها لتعديل لون ضوء الليزر. على سبيل المثال، يمكن استخدامه لتحويل ضوء الأشعة تحت الحمراء إلى ضوء مرئي بكفاءة عالية.
إن إمكانية دمج العيوب النقطية في شكل مراكز ألوان تعمل في درجة حرارة الغرفة تعني أن SiC قد يسمح بالتكامل المباشر للوظائف الكمومية في المستقبل.
وبالتالي يمكن استخدام SiC لإنتاج جميع العناصر المطلوبة لبناء أنظمة كمومية قوية ومصغرة. وهو متوافق مع الإلكترونيات الدقيقة والضوئيات الدقيقة، ويوفر وظائف إلكترونية كمومية جديدة.
وبما أنه متوافق مع عمليات CMOS لتكنولوجيا السيليكون الكلاسيكية، فإن SiC سيكون مثاليًا للإنتاج الصناعي الضخم لصور PIC الكمومية.
لبناء صور PIC، هناك حاجة إلى أجهزة ميكروفوتونية موحدة مع الحد الأدنى من الخسائر البصرية. تعد أدلة الموجات الضوئية وأجهزة الرنانات الحلقية التي يمكنها توجيه الضوء أو تخزينه بكفاءة في هياكل صغيرة أمرًا ضروريًا لهذا الغرض.
بينما تؤدي أدلة الموجات وظيفة الخطوط الضوئية الخالية من الضياع، تتكون الرنانات من حلقات صغيرة يكمل فيها ضوء الإدخال ما يصل إلى مليون دورة. تسمح أوقات تخزين الفوتون التي تم تحقيقها بهذه الطريقة بشحن هذه الأجهزة بطاقة ضوئية عالية الدورة، مما يتيح مجموعة متنوعة من التأثيرات البصرية غير الخطية.
على سبيل المثال، يمكن للرنانات الدقيقة تحويل ضوء الليزر ذو الطول الموجي المحدد إلى مشط تردد بصري، أي مصدر ضوء يتكون من عدة ترددات منفصلة، والتي يمكن استخدامها، على سبيل المثال، لنقل البيانات المتوازية بسرعة كبيرة في شبكات الاتصالات.
تأثير مفيد آخر هو تفاعل الضوء المضاد للانتشار. يؤدي الاقتران البصري غير الخطي للضوء المضاد للانتشار في الرنانات الحلقية إلى كسر التناظر التلقائي الذي يسمح للضوء بالانتشار في اتجاه واحد فقط، أي في اتجاه عقارب الساعة أو عكس اتجاه عقارب الساعة.
ويمكن استخدام ذلك، على سبيل المثال، لتنفيذ الثنائيات الضوئية المدمجة في الشريحة، أو المفاتيح الضوئية، أو أجهزة الاستشعار الضوئية، والتي تمكن من بناء أنظمة ضوئية أكثر تعقيدًا.
ومع ذلك، فإن جودة الأجهزة الضوئية المصنعة على ركائز SiC ليست مثالية بعد، كما أن خشونة السطح العالية نسبيًا تسبب خسائر بصرية في أدلة الموجات والرنانات.
تعتبر الأسطح الخالية من العيوب ضرورية لضمان قدرة الفوتونات على التحرك بسرعة وعدم نفقها للخارج. يتمثل الحل الواعد في سلاسة أسطح المكونات باستخدام حفر الطبقة الذرية (ALE) لإنشاء واجهات محددة جيدًا وتقليل مراكز الفقد والتشتت.
