Кремнієва фотонікапасивні компоненти
У кремнієвій фотоніці є кілька ключових пасивних компонентів. Одним з них є поверхнево-випромінюючий ґратковий відгалужувач, як показано на рисунку 1A. Він складається з сильної ґратки в хвилеводі, період якої приблизно дорівнює довжині хвилі світлової хвилі в хвилеводі. Це дозволяє випромінювати або приймати світло перпендикулярно до поверхні, що робить його ідеальним для вимірювань на рівні пластини та/або зв'язку з волокном. Ґраткові відгалужувачі дещо унікальні для кремнієвої фотоніки тим, що вони вимагають високого вертикального контрасту показника заломлення. Наприклад, якщо ви спробуєте зробити ґратковий відгалужувач у звичайному хвилеводі InP, світло просочується безпосередньо в підкладку, а не випромінюється вертикально, оскільки ґратковий хвилевід має нижчий середній показник заломлення, ніж підкладка. Щоб він працював в InP, під ґраткою необхідно викопати матеріал, щоб підвісити її, як показано на рисунку 1B.
Рисунок 1: одновимірні ґратчасті сполучники з поверхневим випромінюванням у кремнії (A) та InP (B). На рисунку (A) сірий та світло-блакитний кольори представляють кремній та діоксид кремнію відповідно. На рисунку (B) червоний та помаранчевий кольори представляють InGaAsP та InP відповідно. Рисунки (C) та (D) – це зображення підвісного консольного ґратчастого сполучника InP, отримані за допомогою скануючого електронного мікроскопа (SEM).
Ще одним ключовим компонентом є точковий перетворювач розміру (SSC) міжоптичний хвилевіді волокно, яке перетворює моду приблизно 0,5 × 1 мкм2 у кремнієвому хвилеводі на моду приблизно 10 × 10 мкм2 у волокні. Типовий підхід полягає у використанні структури, яка називається оберненою конусністю, в якій хвилевід поступово звужується до невеликого кінчика, що призводить до значного розширенняоптичнийділянка моди. Цю моду можна захопити за допомогою підвішеного скляного хвилевода, як показано на рисунку 2. З таким SSC легко досягти втрат зв'язку менше 1,5 дБ.
Рисунок 2: Перетворювач розміру шаблону для кремнієвих дротяних хвилеводів. Кремнієвий матеріал утворює обернену конічну структуру всередині підвішеного скляного хвилеводу. Кремнієва підкладка була витравлена під підвішеним скляним хвилеводом.
Ключовим пасивним компонентом є поляризаційний роздільник променя. Деякі приклади поляризаційних роздільників показано на рисунку 3. Перший – це інтерферометр Маха-Зендера (MZI), де кожне плече має різне двопроменезаломлення. Другий – це простий спрямований розгалужувач. Двопроменезаломлення форми типового кремнієвого дротяного хвилеводу дуже високе, тому поперечно магнітно (TM) поляризоване світло може бути повністю зв'язане, тоді як поперечно електрично (TE) поляризоване світло може бути майже роз'єднане. Третій – це ґратчастий розгалужувач, в якому волокно розміщене під кутом, так що TE поляризоване світло зв'язане в одному напрямку, а TM поляризоване світло – в іншому. Четвертий – це двовимірний ґратчастий розгалужувач. Моди волокна, електричні поля яких перпендикулярні до напрямку поширення хвилеводу, зв'язані з відповідним хвилеводом. Волокно може бути нахилене та з'єднане з двома хвилеводами або перпендикулярне до поверхні та з'єднане з чотирма хвилеводами. Додатковою перевагою двовимірних ґратчастих відгалужувачів є те, що вони діють як ротатори поляризації, тобто все світло на чіпі має однакову поляризацію, але у волокні використовуються дві ортогональні поляризації.
Рисунок 3: Кілька поляризаційних розгалужувачів.
Час публікації: 16 липня 2024 р.