Silicijska fotonikapasivne komponente
U silicijskoj fotonici postoji nekoliko ključnih pasivnih komponenti. Jedna od njih je površinski emitirajući rešetkasti spojnik, 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 mjerenja na razini pločice i/ili spajanje na vlakno. Rešetkasti spojnici su donekle jedinstveni za silicijsku fotoniku po tome što zahtijevaju visoki vertikalni indeksni kontrast. Na primjer, ako pokušate napraviti rešetkasti spojnik u konvencionalnom InP valovodu, svjetlost propušta izravno u podlogu umjesto da se emitira vertikalno jer rešetkasti valovod ima niži prosječni indeks loma od podloge. Da bi radio u InP-u, materijal se mora iskopati ispod rešetke kako bi se objesila, kao što je prikazano na slici 1B.
Slika 1: jednodimenzionalne rešetkaste spojnice s površinskim emitiranjem 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) su slike snimljene skenirajućim elektronskim mikroskopom (SEM) ovješene konzolne rešetkaste spojnice od InP.
Druga ključna komponenta je pretvarač veličine točke (SSC) izmeđuoptički valovodi vlakno, koje pretvara mod od oko 0,5 × 1 μm2 u silicijskom valovodu u mod od oko 10 × 10 μm2 u vlaknu. Tipičan pristup je korištenje strukture koja se naziva inverzni konus, u kojoj se valovod postupno sužava do malog vrha, što rezultira značajnim širenjemoptičkidio moda. Ovaj mod može se uhvatiti ovješenim staklenim valovodom, kao što je prikazano na slici 2. S takvim SSC-om lako se postiže gubitak sprege manji od 1,5 dB.
Slika 2: Pretvarač veličine uzorka za silicijske žičane valovode. Silicijski materijal tvori inverznu konusnu strukturu unutar ovješenog staklenog valovoda. Silicijska podloga je urezana ispod ovješenog staklenog valovoda.
Ključna pasivna komponenta je razdjelnik polarizacijskog snopa. Neki primjeri polarizacijskih razdjelnika prikazani su na slici 3. Prvi je Mach-Zenderov interferometar (MZI), gdje svaki krak ima različitu dvolomnost. Drugi je jednostavni usmjereni sprežnik. Dvolomnost oblika tipičnog silicijskog žičanog valovoda je vrlo visoka, tako da se transverzalna magnetska (TM) polarizirana svjetlost može potpuno spojiti, dok se transverzalna električna (TE) polarizirana svjetlost može gotovo razdvojiti. Treći je rešetkasti sprežnik, u kojem je vlakno postavljeno pod kutom tako da je TE polarizirana svjetlost spojena u jednom smjeru, a TM polarizirana svjetlost u drugom. Četvrti je dvodimenzionalni rešetkasti sprežnik. Modovi vlakna 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 rotatori polarizacije, što znači da sva svjetlost na čipu ima istu polarizaciju, ali u vlaknu se koriste dvije ortogonalne polarizacije.
Slika 3: Višestruki razdjelnici polarizacije.
Vrijeme objave: 16. srpnja 2024.