Fotonică pe siliciucomponente pasive
Există mai multe componente pasive cheie în fotonica pe siliciu. Una dintre acestea este un cuplor de rețea cu emisie de suprafață, așa cum se arată în Figura 1A. Acesta constă dintr-o rețea puternică în ghidul de undă, a cărei perioadă este aproximativ egală cu lungimea de undă a undei luminoase din ghidul de undă. Acest lucru permite luminii să fie emisă sau recepționată perpendicular pe suprafață, ceea ce o face ideală pentru măsurători la nivel de plachetă și/sau cuplarea la fibră. Cuploarele de rețea sunt oarecum unice pentru fotonica pe siliciu, prin faptul că necesită un contrast vertical ridicat al indicelui. De exemplu, dacă încercați să realizați un cuplor de rețea într-un ghid de undă InP convențional, lumina se scurge direct în substrat în loc să fie emisă vertical, deoarece ghidul de undă al rețelei are un indice de refracție mediu mai mic decât substratul. Pentru ca acesta să funcționeze în InP, trebuie să se excaveze material sub rețea pentru a o suspenda, așa cum se arată în Figura 1B.
Figura 1: cuploare de rețea unidimensională cu emisie de suprafață în siliciu (A) și InP (B). În (A), griul și albastrul deschis reprezintă siliciul, respectiv silicea. În (B), roșul și portocaliul reprezintă InGaAsP și respectiv InP. Figurile (C) și (D) sunt imagini obținute cu microscop electronic cu scanare (SEM) ale unui cuploar de rețea în consolă suspendat în InP.
O altă componentă cheie este convertorul de dimensiune a spotului (SSC) dintreghid de undă opticși fibra, care convertește un mod de aproximativ 0,5 × 1 μm2 în ghidul de undă de siliciu într-un mod de aproximativ 10 × 10 μm2 în fibră. O abordare tipică este utilizarea unei structuri numite conicitate inversă, în care ghidul de undă se îngustează treptat până la un vârf mic, ceea ce duce la o expansiune semnificativă aopticpatch de mod. Acest mod poate fi captat de un ghid de undă din sticlă suspendat, așa cum se arată în Figura 2. Cu un astfel de SSC, se obține cu ușurință o pierdere de cuplare mai mică de 1,5 dB.
Figura 2: Convertor de dimensiune a modelului pentru ghiduri de undă din sârmă de siliciu. Materialul de siliciu formează o structură conică inversă în interiorul ghidului de undă din sticlă suspendat. Substratul de siliciu a fost gravat sub ghidul de undă din sticlă suspendat.
Componenta pasivă cheie este divizorul de fascicul de polarizare. Câteva exemple de divizoare de polarizare sunt prezentate în Figura 3. Primul este un interferometru Mach-Zender (MZI), unde fiecare braț are o birefringență diferită. Al doilea este un cuplor direcțional simplu. Birefringența formei unui ghid de undă tipic din sârmă de siliciu este foarte mare, astfel încât lumina polarizată magnetică transversală (TM) poate fi complet cuplată, în timp ce lumina polarizată electrică transversală (TE) poate fi aproape decuplată. Al treilea este un cuplor de rețea, în care fibra este plasată la un unghi astfel încât lumina polarizată TE este cuplată într-o direcție, iar lumina polarizată TM este cuplată în cealaltă. Al patrulea este un cuplor de rețea bidimensional. Modurile de fibră ale căror câmpuri electrice sunt perpendiculare pe direcția de propagare a ghidului de undă sunt cuplate la ghidul de undă corespunzător. Fibra poate fi înclinată și cuplată la două ghiduri de undă sau perpendiculară pe suprafață și cuplată la patru ghiduri de undă. Un avantaj suplimentar al cuploarelor de rețea bidimensionale este că acestea acționează ca rotatori de polarizare, ceea ce înseamnă că toată lumina de pe cip are aceeași polarizare, dar în fibră sunt utilizate două polarizări ortogonale.
Figura 3: Divizoare multiple de polarizare.
Data publicării: 16 iulie 2024