Кремнієва фотонікапасивні компоненти
У кремнієвій фотоніці є кілька ключових пасивних компонентів. Одним із них є поверхнево-випромінюючий решітка, як показано на малюнку 1A. Він складається з потужної решітки у хвилеводі, період якої приблизно дорівнює довжині світлової хвилі у хвилеводі. Це дозволяє випромінювати або приймати світло перпендикулярно до поверхні, що робить його ідеальним для вимірювання рівня пластини та/або з’єднання з волокном. Гратчасті зв’язки є дещо унікальними для кремнієвої фотоніки, оскільки вони вимагають високого вертикального індексу контрасту. Наприклад, якщо ви спробуєте створити ґратчастий зв’язок у звичайному хвилеводі InP, світло просочуватиметься безпосередньо на підкладку, а не вертикально, оскільки ґратчастий хвилевід має нижчий середній показник заломлення, ніж підкладка. Щоб він працював в InP, необхідно викопати матеріал під гратами, щоб підвісити його, як показано на малюнку 1B.
Малюнок 1: поверхнево-випромінювальні одновимірні решітки в кремнії (A) та InP (B). У (A) сірий і світло-блакитний представляють кремній і кремнезем відповідно. У (B) червоний і оранжевий позначають InGaAsP і InP відповідно. На рисунках (C) і (D) зображено скануючий електронний мікроскоп (SEM) підвішеної консольної решітки InP.
Іншим ключовим компонентом є перетворювач розміру плями (SSC) міжоптичний хвилевіді волокно, яке перетворює моду приблизно 0,5 × 1 мкм2 у кремнієвому хвилеводі на моду приблизно 10 × 10 мкм2 у волокні. Типовим підходом є використання структури, що називається інверсною конусністю, у якій хвилевід поступово звужується до маленького вістря, що призводить до значного розширення хвилеводу.оптичнийпатч режиму. Цю моду можна вловити за допомогою підвішеного скляного хвилеводу, як показано на малюнку 2. За допомогою такого SSC легко досягти втрат зв’язку менше 1,5 дБ.
Малюнок 2: Перетворювач розміру шаблону для кремнієвих дротяних хвилеводів. Кремнієвий матеріал утворює зворотну конічну структуру всередині підвішеного скляного хвилеводу. Кремнієва підкладка була витравлена під підвішеним скляним хвилеводом.
Ключовим пасивним компонентом є поляризаційний розгалужувач променя. Кілька прикладів поляризаційних розгалужувачів наведено на малюнку 3. Перший – інтерферометр Маха-Цендера (MZI), де кожне плече має різне подвійне променезаломлення. Другий - простий спрямований зв'язувач. Подвійне променезаломлення форми типового кремнієвого дротяного хвилеводу дуже високе, тому поперечне магнітне (ТМ) поляризоване світло може бути повністю з’єднане, тоді як поперечне електричне (ТЕ) поляризоване світло може бути майже роз’єднане. Третій — це ґратчастий сполучник, у якому волокно розміщене під таким кутом, що TE-поляризоване світло поєднується в одному напрямку, а TM-поляризоване світло — в іншому. Четвертий – двомірна гратчаста стяжка. Моди волокна, електричні поля яких перпендикулярні до напрямку поширення хвилеводу, з’єднані з відповідним хвилеводом. Волокно може бути нахилене та з’єднане з двома хвилеводами або перпендикулярно до поверхні та з’єднане з чотирма хвилеводами. Додаткова перевага двовимірних ґрат-відгалужувачів полягає в тому, що вони діють як обертачі 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