Pasivne komponente silicijske fotonike

Silicijska fotonikapasivne komponente

Postoji nekoliko ključnih pasivnih komponenti u silicijskoj fotonici. Jedna od njih je rešetkasta spojnica koja emitira površinu, kao što je prikazano na slici 1A. Sastoji se od jake rešetke u valovodu čiji je period približno jednak valnoj duljini svjetlosnog vala u valovodu. To omogućuje emitiranje ili primanje svjetlosti okomito na površinu, što ga čini idealnim za mjerenje razine pločice i/ili spajanje na vlakno. Rešetkaste spojnice donekle su jedinstvene za silicijsku fotoniku po tome što zahtijevaju visok vertikalni indeksni kontrast. Na primjer, ako pokušate napraviti rešetkastu spojnicu u konvencionalnom InP valovodu, svjetlost curi izravno u supstrat umjesto da se emitira okomito jer rešetkasti valovod ima niži prosječni indeks loma od supstrata. Kako bi funkcionirao u InP-u, materijal se mora iskopati ispod rešetke kako bi se objesio, kao što je prikazano na slici 1B.


Slika 1: površinski emitirajuće jednodimenzionalne rešetkaste spojnice u siliciju (A) i InP (B). U (A), siva i svijetloplava predstavljaju silicij, odnosno silicij. U (B), crvena i narančasta predstavljaju InGaAsP odnosno InP. Slike (C) i (D) slike su skenirajućeg elektronskog mikroskopa (SEM) spojnice InP viseće konzolne rešetke.

Druga ključna komponenta je pretvarač veličine mjesta (SSC) izmeđuoptički valovodi vlakno, koje pretvara modu od oko 0,5 × 1 μm2 u silicijevom valovodu u modu od oko 10 × 10 μm2 u vlaknu. Tipičan pristup je korištenje strukture koja se zove inverzno sužavanje, u kojoj se valovod postupno sužava do malog vrha, što rezultira značajnim širenjemoptičkimod patch. Ovaj mod se može uhvatiti visećim staklenim valovodom, kao što je prikazano na slici 2. S takvim SSC-om lako se postiže gubitak spoja manji od 1,5 dB.

Slika 2: Pretvarač veličine uzorka za valovode od silicijske žice. Silicijski materijal tvori inverznu stožastu strukturu unutar visećeg staklenog valovoda. Silicijska podloga je urezana ispod visećeg staklenog valovoda.

Ključna pasivna komponenta je polarizacijski razdjelnik zrake. Neki primjeri polarizacijskih razdjelnika prikazani su na slici 3. Prvi je Mach-Zenderov interferometar (MZI), gdje svaki krak ima različit dvolom. Drugi je jednostavna usmjerena spojnica. Dvolomnost oblika tipičnog valovoda od silicijske žice je vrlo visoka, tako da se transverzalno magnetsko (TM) polarizirano svjetlo može u potpunosti spojiti, dok se transverzalno električno (TE) polarizirano svjetlo može gotovo razdvojiti. Treći je rešetkasti spojnik, u kojem je vlakno postavljeno pod kutom tako da je TE polarizirano svjetlo spojeno u jednom smjeru, a TM polarizirano svjetlo u drugom smjeru. Četvrta je dvodimenzionalna rešetkasta spojnica. Modovi vlakana čija su električna polja okomita na smjer širenja valovoda spojeni su na odgovarajući valovod. Vlakno se može nagnuti i spojiti na dva valovoda ili okomito na površinu i spojiti na četiri valovoda. Dodatna prednost dvodimenzionalnih rešetkastih spojnica je ta što djeluju kao polarizacijski rotatori, što znači da sva svjetlost na čipu ima istu polarizaciju, ali se u vlaknu koriste dvije ortogonalne polarizacije.

Slika 3: Višestruki polarizacijski razdjelnici.


Vrijeme objave: 16. srpnja 2024