Fotonica siliciuluicomponente pasive
Există mai multe componente pasive cheie în fotonica cu siliciu. Unul dintre acestea este un cuplaj cu rețea care emite suprafață, așa cum se arată în Figura 1A. Constă dintr-un rețea puternic în ghidul de undă a cărui 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, făcând-o ideală pentru măsurători la nivel de plachetă și/sau cuplare la fibră. Cuplajele cu grătare sunt oarecum unice pentru fotonica cu siliciu, deoarece necesită un contrast ridicat de indice vertical. De exemplu, dacă încercați să faceți un cuplaj cu rețea într-un ghid de undă convențional InP, lumina se scurge direct în substrat în loc să fie emisă vertical, deoarece ghidul de undă rețea are un indice mediu de refracție mai mic decât substratul. Pentru ca acesta să funcționeze în InP, materialul trebuie să fie excavat sub grătar pentru a-l suspenda, așa cum se arată în Figura 1B.
Figura 1: cuplaje cu rețea unidimensionale cu emisie de suprafață din siliciu (A) și InP (B). În (A), gri și albastru deschis reprezintă siliciu și, respectiv, siliciu. În (B), roșu și portocaliu reprezintă InGaAsP și, respectiv, InP. Figurile (C) și (D) sunt imagini cu microscopul electronic de scanare (SEM) ale unui cuplaj cu rețea cantilever suspendat InP.
O altă componentă cheie este convertorul spot-size (SSC) întreghid 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 de a folosi o structură numită conicitate inversă, în care ghidul de undă se îngustează treptat la un vârf mic, ceea ce are ca rezultat o extindere semnificativă aopticpatch de mod. Acest mod poate fi captat de un ghid de undă din sticlă suspendată, așa cum se arată în Figura 2. Cu un astfel de SSC, pierderea de cuplare mai mică de 1,5 dB este ușor de realizat.
Figura 2: Convertor de dimensiune a modelului pentru ghidajele de undă din fire de siliciu. Materialul de siliciu formează o structură conică inversă în interiorul ghidului de undă din sticlă suspendată. Substratul de siliciu a fost gravat sub ghidajul de undă din sticlă suspendată.
Componenta pasivă cheie este divizorul fasciculului de polarizare. Câteva exemple de separatoare de polarizare sunt prezentate în Figura 3. Primul este un interferometru Mach-Zender (MZI), în care fiecare braț are o birefringență diferită. Al doilea este un simplu cuplaj direcțional. Birefringența de formă a unui ghid de undă tipic de 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 cuplaj cu rețea, în care fibra este plasată la un unghi, astfel încât lumina polarizată TE este cuplată într-o direcție și lumina polarizată TM este cuplată în cealaltă. Al patrulea este un cuplaj cu rețea bidimensională. Modurile de fibre 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 ghidaje de undă sau perpendicular pe suprafață și cuplată la patru ghidaje de undă. Un avantaj suplimentar al cuplelor cu rețea bidimensionale este că acţionează ca rotatori de polarizare, ceea ce înseamnă că toată lumina de pe cip are aceeași polarizare, dar sunt folosite două polarizări ortogonale în fibră.
Figura 3: Divizoare de polarizare multiple.
Ora postării: Iul-16-2024