Pasivne komponente silicijeve fotonike

Silicijeva fotonikapasivne komponente

V silicijevi fotoniki je več ključnih pasivnih komponent. Eden od teh je spojnik za rešetke, ki oddajajo površino, kot je prikazano na sliki 1A. Sestavljen je iz močne rešetke v valovodu, katere perioda je približno enaka valovni dolžini svetlobnega vala v valovodu. To omogoča, da se svetloba oddaja ali sprejema pravokotno na površino, zaradi česar je idealen za meritve ravni rezin in/ali spajanje z vlaknom. Rešetkaste spojke so nekoliko edinstvene za silicijevo fotoniko, saj zahtevajo visok kontrast navpičnega indeksa. Na primer, če poskušate izdelati rešetkasti spojnik v običajnem valovodu InP, svetloba uhaja neposredno v substrat, namesto da bi bila oddana navpično, ker ima mrežasti valovod nižji povprečni lomni količnik kot substrat. Da bi deloval v InP, je treba material izkopati pod rešetko, da se obesi, kot je prikazano na sliki 1B.


Slika 1: površinsko oddajajoče enodimenzionalne rešetkaste sklopke iz silicija (A) in InP (B). V (A) siva in svetlo modra predstavljata silicij oziroma silicijev dioksid. V (B) rdeča in oranžna predstavljata InGaAsP oziroma InP. Sliki (C) in (D) sta sliki z vrstičnim elektronskim mikroskopom (SEM) viseče konzolne rešetke InP.

Druga ključna komponenta je pretvornik velikosti točke (SSC) medoptični valovodin vlakno, ki pretvori način približno 0,5 × 1 μm2 v silicijevem valovodu v način približno 10 × 10 μm2 v vlaknu. Tipičen pristop je uporaba strukture, imenovane inverzni konus, pri kateri se valovod postopoma zoži na majhno konico, kar ima za posledico znatno razširitevoptičnipopravek načina. Ta način je mogoče zajeti z visečim steklenim valovodom, kot je prikazano na sliki 2. S takšnim SSC je zlahka dosežena izguba sklopitve manjša od 1,5 dB.

Slika 2: Pretvornik velikosti vzorca za valovode iz silicijeve žice. Silicijev material tvori inverzno stožčasto strukturo znotraj obešenega steklenega valovoda. Silikonski substrat je bil vgraviran pod viseči stekleni valovod.

Ključna pasivna komponenta je polarizacijski cepilnik žarka. Nekaj ​​primerov polarizacijskih razdelilnikov je prikazanih na sliki 3. Prvi je Mach-Zenderjev interferometer (MZI), kjer ima vsak krak drugačno dvolomnost. Drugi je preprosta usmerjena sklopka. Dvolomnost oblike tipičnega valovoda iz silicijeve žice je zelo visoka, tako da je prečno magnetno (TM) polarizirano svetlobo mogoče popolnoma sklopiti, medtem ko je mogoče prečno električno (TE) polarizirano svetlobo skoraj ločiti. Tretji je rešetkasti spojnik, pri katerem je vlakno postavljeno pod kotom, tako da je TE polarizirana svetloba sklopljena v eno smer, TM polarizirana svetloba pa v drugo. Četrta je dvodimenzionalna rešetkasta spojka. Načini vlaken, katerih električna polja so pravokotna na smer širjenja valovoda, so povezani z ustreznim valovodom. Vlakno je lahko nagnjeno in povezano z dvema valovodoma ali pravokotno na površino in povezano s štirimi valovodi. Dodatna prednost dvodimenzionalnih rešetkastih spojnikov je, da delujejo kot polarizacijski rotatorji, kar pomeni, da ima vsa svetloba na čipu enako polarizacijo, vendar sta v vlaknu uporabljeni dve ortogonalni polarizaciji.

Slika 3: Več polarizacijskih razdelilnikov.


Čas objave: 16. julij 2024