Pasívne súčiastky kremíkovej fotoniky

Kremíková fotonikapasívne komponenty

V kremíkovej fotonike je niekoľko kľúčových pasívnych komponentov. Jedným z nich je povrchovo vyžarujúca mriežková spojka, ako je znázornené na obrázku 1A. Pozostáva zo silnej mriežky vo vlnovode, ktorej perióda sa približne rovná vlnovej dĺžke svetelnej vlny vo vlnovode. To umožňuje, aby svetlo bolo vyžarované alebo prijímané kolmo na povrch, vďaka čomu je ideálne na meranie úrovne plátku a/alebo pripojenie k vláknu. Mriežkové spojky sú trochu jedinečné pre kremíkovú fotoniku v tom, že vyžadujú vysoký kontrast vertikálneho indexu. Napríklad, ak sa pokúsite vyrobiť mriežkovú spojku v bežnom InP vlnovode, svetlo uniká priamo do substrátu namiesto toho, aby bolo vyžarované vertikálne, pretože mriežkový vlnovod má nižší priemerný index lomu ako substrát. Aby to fungovalo v InP, je potrebné vykopať materiál pod mriežkou, aby bola zavesená, ako je znázornené na obrázku 1B.


Obrázok 1: povrchovo vyžarujúce jednorozmerné mriežkové spojky z kremíka (A) a InP (B). V (A) sivá a svetlomodrá predstavujú kremík a oxid kremičitý. V (B) červená a oranžová predstavujú InGaAsP a InP. Obrázky (C) a (D) sú snímky z rastrovacieho elektrónového mikroskopu (SEM) závesnej spojky InP s konzolovou mriežkou.

Ďalším kľúčovým komponentom je konvertor spot-size (SSC) medzioptický vlnovoda vlákno, ktoré konvertuje mód asi 0,5 x 1 μm2 v kremíkovom vlnovode na mód asi 10 x 10 μm2 vo vlákne. Typickým prístupom je použitie štruktúry nazývanej inverzný kužeľ, pri ktorej sa vlnovod postupne zužuje na malý hrot, čo má za následok výrazné rozšírenieoptickýzáplata režimu. Tento režim môže byť zachytený zaveseným skleneným vlnovodom, ako je znázornené na obrázku 2. S takýmto SSC sa ľahko dosiahne väzbová strata menšia ako 1,5 dB.

Obrázok 2: Prevodník veľkosti vzoru pre vlnovody z kremíkového drôtu. Kremíkový materiál tvorí vo vnútri zaveseného skleneného vlnovodu inverznú kužeľovú štruktúru. Kremíkový substrát bol vyleptaný pod zaveseným skleneným vlnovodom.

Kľúčovým pasívnym komponentom je rozdeľovač polarizačného lúča. Niektoré príklady polarizačných rozdeľovačov sú znázornené na obrázku 3. Prvým je Mach-Zenderov interferometer (MZI), kde má každé rameno iný dvojlom. Druhým je jednoduchá smerová spojka. Tvarový dvojlom typického vlnovodu z kremíkového drôtu je veľmi vysoký, takže priečne magnetické (TM) polarizované svetlo môže byť plne spojené, zatiaľ čo priečne elektrické (TE) polarizované svetlo môže byť takmer rozpojené. Tretia je mriežková spojka, v ktorej je vlákno umiestnené pod uhlom tak, že TE polarizované svetlo je spojené v jednom smere a TM polarizované svetlo je spojené v druhom smere. Štvrtou je dvojrozmerná mriežková spojka. Vláknové vidy, ktorých elektrické polia sú kolmé na smer šírenia vlnovodu, sú spojené s príslušným vlnovodom. Vlákno môže byť naklonené a pripojené k dvom vlnovodom alebo kolmo k povrchu a pripojené k štyrom vlnovodom. Ďalšou výhodou dvojrozmerných mriežkových spojok je, že fungujú ako polarizačné rotátory, čo znamená, že všetko svetlo na čipe má rovnakú polarizáciu, ale vo vlákne sú použité dve ortogonálne polarizácie.

Obrázok 3: Viacnásobné polarizačné rozdeľovače.


Čas odoslania: 16. júla 2024