Silicijeva fotonikapasivne komponente
V silicijevi fotoniki obstaja več ključnih pasivnih komponent. Ena od teh je površinsko oddajajoča mrežasta spojka, kot je prikazano na sliki 1A. Sestavljena je iz močne rešetke v valovodu, katere periodo je približno enako valovni dolžini svetlobnega vala v valovodu. To omogoča, da se svetloba oddaja ali sprejema pravokotno na površino, zaradi česar je idealna za meritve na ravni rezin in/ali sklopitev z vlaknom. Mrežne spojke so nekoliko edinstvene za silicijevo fotoniko, saj zahtevajo visok vertikalni indeksni kontrast. Če na primer poskušate izdelati mrežno spojko v običajnem InP valovodu, svetloba pušča neposredno v podlago, namesto da bi se oddajala vertikalno, ker ima mrežasti valovod nižji povprečni lomni količnik kot podlaga. Da bi delovalo v InP, je treba pod rešetko izkopati material, da jo obesimo, kot je prikazano na sliki 1B.
Slika 1: površinsko oddajajoče enodimenzionalne rešetkaste spojke iz silicija (A) in InP (B). V (A) siva in svetlo modra barva predstavljata silicij oziroma silicijev dioksid. V (B) rdeča in oranžna barva predstavljata InGaAsP oziroma InP. Sliki (C) in (D) sta posnetki viseče konzolne rešetkaste spojke iz InP, posneti z vrstičnim elektronskim mikroskopom (SEM).
Druga ključna komponenta je pretvornik velikosti točke (SSC) medoptični valovodin vlakno, ki pretvori mod približno 0,5 × 1 μm2 v silicijevem valovodu v mod približno 10 × 10 μm2 v vlaknu. Tipičen pristop je uporaba strukture, imenovane inverzna zožitev, pri kateri se valovod postopoma zoži do majhne konice, kar povzroči znatno razširitevoptičniobliž moda. Ta mod lahko zajame viseči stekleni valovod, kot je prikazano na sliki 2. S takim SSC je enostavno doseči izgubo sklopke manjšo od 1,5 dB.
Slika 2: Pretvornik velikosti vzorca za silicijeve žične valovode. Silicijev material tvori inverzno stožčasto strukturo znotraj visečega steklenega valovoda. Silicijeva podlaga je bila jedkana pod visečim steklenim valovodom.
Ključna pasivna komponenta je polarizacijski delilnik žarka. Nekaj primerov polarizacijskih delilnikov je prikazanih na sliki 3. Prvi je Mach-Zenderjev interferometer (MZI), kjer ima vsaka roka drugačno dvolomnost. Drugi je preprost smerni sklopnik. Dvolomnost oblike tipičnega silicijevega žičnega valovoda je zelo visoka, zato je mogoče prečno magnetno (TM) polarizirano svetlobo popolnoma sklopiti, medtem ko je prečno električno (TE) polarizirano svetlobo mogoče skoraj ločiti. Tretji je mrežasti sklopnik, pri katerem je vlakno nameščeno pod kotom, tako da je TE polarizirana svetloba sklopljena v eni smeri, TM polarizirana svetloba pa v drugi. Četrti je dvodimenzionalni mrežasti sklopnik. Modovi vlaken, katerih električna polja so pravokotna na smer širjenja valovoda, so sklopljeni z ustreznim valovodom. Vlakno je mogoče nagniti in sklopiti z dvema valovodoma ali pravokotno na površino in sklopiti s štirimi valovodi. Dodatna prednost dvodimenzionalnih rešetkastih sklopnikov je, da delujejo kot rotatorji polarizacije, kar pomeni, da ima vsa svetloba na čipu enako polarizacijo, vendar se v vlaknu uporabljata dve ortogonalni polarizaciji.
Slika 3: Večpolarizacijski delilniki.
Čas objave: 16. julij 2024