Uticaji zračenja na optičke linkove realizovane u silicijumskoj fotonici

[M. Lalović]

XII, 109 str.

Physical Electronics - Nanoelectronics and Photonics / Fizička elektronika - Nanoelektronika i Fotonika

Optiˇcki linkovi koji su trenutno instalirani u CERN-ovim detektorima ne´ce mo´ci da podrže nivoe zraˇcenja kao ni koliˇcine podataka koje se oˇcekuju unapre ¯ denjem Velikog Hadronskog Sudaraˇca, taˇcnije prilikom faze visoke luminoznosti. U toku ove faze se oˇcekuje da nivoi luminoznosti porastu pet do sedam puta u odnosu na trenutne, što sa sobom donosi prenos i obradu ve´ce koliˇcine podataka koje ´ce biti proizvedene usled ve´ceg broja sudara. Stoga, potrebno je da se na ¯ du alternativna rešenja za trenutno optiˇcke linkove kojimogu da prenesu podatke brzinom od 10 Gb/s i otporni su na 1MGy of totalne jonizuju´ce doze i fluks neutrona od 1£1015 n/cm2. Silicijumska fotonika se istiˇce kao oblast optike koja trenutno obe´cava napredak u pogledu kapaciteta prenosa podataka, sa brzinama od 50 Gb/s po talasnoj dužini. Cilj ove teze je eksperimentalno ispitivanje otpornosti razliˇcitih optiˇckih komponenti, ukljuˇcuju´ci Mach-Zehnder i prstenastemodulatore, kao i germanijumske fotodiode i talasovode, na predvid¯ene nivoe zraˇcenja tokom faze visoke luminoznosti. Po prvi put su testirani prstenasti modulatori na uticaje jonizuju´cih efekata X-zraka i nejonizuju´cih efekata neutrona ultra visokih doza, 11MGy i 3£1016n/cm2, respektivno. Analizirani su uticaji razliˇcitih geometrijskih parametara modulatora kao i koncentracije dopiranosti na otpornost na zraˇcenje. Na osnovu dobijenih rezultata predložena je optimizacija dizajna prstenastog modulatora za maksimalnu otpornost na zraˇcenje. Uporedna analiza je pokazala superiornost prstenastih modulatora u pore ¯ denju saMach-Zehnder modulatorima, pri ˇcemu se kao kljuˇcni faktor istiˇce temperatura radnog okruženja zbog efekta termalnog oporavka. Tako ¯ de, pokazano je da je uticaj zraˇcenja na fotodiode i talasovode minimalan, bez obzira na vrstu zraˇcenja.

Optiˇcki linkovi koji su trenutno instalirani u CERN-ovim detektorima ne´ce mo´ci da podrže nivoe zraˇcenja kao ni koliˇcine podataka koje se oˇcekuju unapre ¯ denjem Velikog Hadronskog Sudaraˇca, taˇcnije prilikom faze visoke luminoznosti. U toku ove faze se oˇcekuje da nivoi luminoznosti porastu pet do sedam puta u odnosu na trenutne, što sa sobom donosi prenos i obradu ve´ce koliˇcine podataka koje ´ce biti proizvedene usled ve´ceg broja sudara. Stoga, potrebno je da se na ¯ du alternativna rešenja za trenutno optiˇcke linkove kojimogu da prenesu podatke brzinom od 10 Gb/s i otporni su na 1MGy of totalne jonizuju´ce doze i fluks neutrona od 1£1015 n/cm2. Silicijumska fotonika se istiˇce kao oblast optike koja trenutno obe´cava napredak u pogledu kapaciteta prenosa podataka, sa brzinama od 50 Gb/s po talasnoj dužini. Cilj ove teze je eksperimentalno ispitivanje otpornosti razliˇcitih optiˇckih komponenti, ukljuˇcuju´ci Mach-Zehnder i prstenastemodulatore, kao i germanijumske fotodiode i talasovode, na predvid¯ene nivoe zraˇcenja tokom faze visoke luminoznosti. Po prvi put su testirani prstenasti modulatori na uticaje jonizuju´cih efekata X-zraka i nejonizuju´cih efekata neutrona ultra visokih doza, 11MGy i 3£1016n/cm2, respektivno. Analizirani su uticaji razliˇcitih geometrijskih parametara modulatora kao i koncentracije dopiranosti na otpornost na zraˇcenje. Na osnovu dobijenih rezultata predložena je optimizacija dizajna prstenastog modulatora za maksimalnu otpornost na zraˇcenje. Uporedna analiza je pokazala superiornost prstenastih modulatora u pore ¯ denju saMach-Zehnder modulatorima, pri ˇcemu se kao kljuˇcni faktor istiˇce temperatura radnog okruženja zbog efekta termalnog oporavka. Tako ¯ de, pokazano je da je uticaj zraˇcenja na fotodiode i talasovode minimalan, bez obzira na vrstu zraˇcenja.

high-energy physics, CERN, silicon photonic,Mach-Zehndermodulators, ring modulators, ionising radiation

fizika visokih energrija, CERN, silicijumska fotonika, Mach-Zehnder modulatori, prstenasti modulatori, ošte´cenje usled jonizuju´ceg zraˇcenja, ošte´cenje usled nejonizuju´ceg zraˇcenja

621.383:544.528.2:773(043.3)

Tekst