फोटोनिक इंटीग्रेटेड सर्किट (पीआईसी) ने ऑप्टिकल इंजीनियरिंग के क्षेत्र में क्रांति ला दी है, जिससे एक ही चिप पर विभिन्न फोटोनिक घटकों का लघुकरण और एकीकरण संभव हो गया है। पीआईसी के दायरे में, इन सर्किटों के प्रदर्शन को अनुकूलित करने के लिए नुकसान और बैंडविड्थ को समझना महत्वपूर्ण है।
फोटोनिक इंटीग्रेटेड सर्किट में नुकसान
पीआईसी में नुकसान विभिन्न स्रोतों से उत्पन्न हो सकता है, जैसे सामग्री की खामियां, बिखराव और वेवगाइड प्रसार। अवशोषण और बिखरने सहित सामग्री की खामियां, फोटोनिक घटकों के भीतर आंतरिक नुकसान में योगदान करती हैं। पीआईसी की समग्र दक्षता और विश्वसनीयता बढ़ाने के लिए इन नुकसानों को समझना और कम करना आवश्यक है।
वेवगाइड प्रसार से जुड़े नुकसान विशेष रूप से महत्वपूर्ण हैं, जो सर्किट के भीतर ऑप्टिकल सिग्नल के संचरण को प्रभावित करते हैं। इन नुकसानों को कम करने और सर्किट के समग्र प्रदर्शन में सुधार करने के लिए वेवगाइड ज्यामिति और सामग्री चयन के अनुकूलन सहित विभिन्न रणनीतियों को नियोजित किया जाता है।
फोटोनिक इंटीग्रेटेड सर्किट में बैंडविड्थ संबंधी विचार
पीआईसी की बैंडविड्थ कई चैनलों पर उच्च गति पर डेटा संचारित करने की क्षमता को संदर्भित करती है। बैंडविड्थ की सीमाएं विभिन्न तरंग दैर्ध्य चैनलों के बीच फैलाव, गैर-रेखीय प्रभाव और वर्णक्रमीय ओवरलैप जैसे कारकों से उत्पन्न हो सकती हैं। पीआईसी पर आधारित उच्च गति और विश्वसनीय संचार प्रणाली प्राप्त करने के लिए इन सीमाओं पर काबू पाना आवश्यक है।
फैलाव, जो सर्किट के माध्यम से प्रसारित होने पर ऑप्टिकल दालों के विस्तार का कारण बनता है, पीआईसी की बैंडविड्थ को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित कर सकता है। फैलाव इंजीनियरिंग और विशेष वेवगाइड संरचनाओं के उपयोग जैसी तकनीकों को फैलाव प्रभावों को प्रबंधित करने और कम करने के लिए नियोजित किया जाता है, इस प्रकार सर्किट की बैंडविड्थ क्षमताओं को बढ़ाया जाता है।
गैर-रेखीय प्रभाव, जैसे कि चार-तरंग मिश्रण और स्व-चरण मॉड्यूलेशन, सिग्नल विकृतियों और वर्णक्रमीय विस्तार के कारण पीआईसी की बैंडविड्थ को भी सीमित कर सकते हैं। उन्नत नॉनलाइनियर शमन तकनीक, जिसमें अनुरूप सामग्री और वेवगाइड डिज़ाइन का उपयोग शामिल है, एकीकृत सर्किट के उपयोग योग्य बैंडविड्थ के विस्तार के लिए आवश्यक हैं।
घाटे और बैंडविड्थ अनुकूलन में प्रगति और चुनौतियाँ
पीआईसी में घाटे को कम करने और बैंडविड्थ बढ़ाने के प्रयासों से ऑप्टिकल इंजीनियरिंग के क्षेत्र में महत्वपूर्ण प्रगति हुई है। उन्नत निर्माण प्रक्रियाएं, जैसे सटीक सामग्री जमाव और नक़्क़ाशी तकनीक, ने कम-नुकसान वेवगाइड और उच्च-बैंडविड्थ फोटोनिक घटकों के विकास को सक्षम किया है।
इसके अतिरिक्त, सिलिकॉन नाइट्राइड और सिलिकॉन फोटोनिक्स जैसी नवीन सामग्रियों के एकीकरण ने घाटे को कम करने और पीआईसी की बैंडविड्थ को बढ़ाने के लिए नए रास्ते प्रदान किए हैं। ये सामग्रियां अद्वितीय ऑप्टिकल गुण और पूरक धातु-ऑक्साइड-अर्धचालक (सीएमओएस) प्रक्रियाओं के साथ संगतता प्रदान करती हैं, जो उन्हें अगली पीढ़ी के फोटोनिक सर्किट के लिए अत्यधिक उपयुक्त बनाती हैं।
हालाँकि, इन प्रगतियों के बावजूद, पीआईसी में घाटे और बैंडविड्थ को अनुकूलित करने में कई चुनौतियाँ बनी हुई हैं। विभिन्न फोटोनिक घटकों के साथ कम नुकसान वाले वेवगाइड एकीकरण को प्राप्त करना और उच्च बैंडविड्थ को बनाए रखते हुए नॉनलाइनियर प्रभावों को संबोधित करना एक जटिल कार्य बना हुआ है। इसके अलावा, विभिन्न अनुप्रयोगों में उच्च प्रदर्शन वाले पीआईसी को व्यापक रूप से अपनाने के लिए स्केलेबल विनिर्माण प्रक्रियाएं और लागत प्रभावी निर्माण तकनीक महत्वपूर्ण हैं।
निष्कर्ष
फोटोनिक एकीकृत सर्किट के डिजाइन और अनुकूलन में हानि और बैंडविड्थ मौलिक विचार हैं। इन कारकों को संबोधित करने के लिए एक बहु-विषयक दृष्टिकोण की आवश्यकता होती है जिसमें सामग्री विज्ञान, निर्माण प्रौद्योगिकी और सिस्टम-स्तरीय विचार शामिल हों। ऑप्टिकल इंजीनियरिंग में उनकी पूरी क्षमता को अनलॉक करने और दूरसंचार, सेंसिंग और सिग्नल प्रोसेसिंग अनुप्रयोगों के लिए उन्नत फोटोनिक सिस्टम के विकास को सुविधाजनक बनाने के लिए पीआईसी में कम नुकसान और बढ़ी हुई बैंडविड्थ क्षमताओं को प्राप्त करना आवश्यक है।