Kremíková fotonikapasívne komponenty
V kremíkovej fotonike existuje niekoľko kľúčových pasívnych komponentov. Jedným z nich je mriežkový väzobný člen s povrchovým vyžarovaním, ako je znázornené na obrázku 1A. Pozostáva zo silnej mriežky vo vlnovode, ktorej perióda je približne rovnaká ako vlnová dĺžka svetelnej vlny vo vlnovode. To umožňuje, aby bolo svetlo vyžarované alebo prijímané kolmo na povrch, vďaka čomu je ideálne na merania na úrovni doštičiek a/alebo na väzbu na vlákno. Mriežkové väzobné členy sú pre kremíkovú fotoniku do istej miery jedinečné v tom, že vyžadujú vysoký vertikálny indexový kontrast. Napríklad, ak sa pokúsite vyrobiť mriežkový väzobný člen v konvenčnom InP vlnovode, svetlo uniká priamo do substrátu namiesto vertikálneho vyžarovania, pretože mriežkový vlnovod má nižší priemerný index lomu ako substrát. Aby to fungovalo v InP, musí sa pod mriežkou vykopať materiál, aby sa zavesila, ako je znázornené na obrázku 1B.
Obrázok 1: jednorozmerné mriežkové spojky s povrchovým žiarením z kremíka (A) a InP (B). Na obrázku (A) sivá a svetlomodrá farba predstavujú kremík a oxid kremičitý. Na obrázku (B) červená a oranžová farba predstavujú InGaAsP a InP. Obrázky (C) a (D) sú snímky zavesenej konzolovej mriežkovej spojky z InP získané skenovacím elektrónovým mikroskopom (SEM).
Ďalším kľúčovým komponentom je prevodník bodovej veľkosti (SSC) medzioptický vlnovoda vlákno, ktoré prevádza mód s rozmermi približne 0,5 × 1 μm2 v kremíkovom vlnovode na mód s rozmermi približne 10 × 10 μm2 vo vlákne. Typickým prístupom je použitie štruktúry nazývanej inverzný kužeľ, v ktorej sa vlnovod postupne zužuje do malého hrotu, čo vedie k výraznému rozšíreniuoptickýzáplata módu. Tento mód je možné zachytiť zaveseným skleneným vlnovodom, ako je znázornené na obrázku 2. S takýmto SSC sa ľahko dosiahne strata väzby menšia ako 1,5 dB.
Obrázok 2: Prevodník veľkosti vzoru pre kremíkové drôtové vlnovody. Kremíkový materiál tvorí inverznú kužeľovú štruktúru vo vnútri zaveseného skleneného vlnovodu. Kremíkový substrát bol vyleptaný pod zaveseným skleneným vlnovodom.
Kľúčovou pasívnou zložkou je delič polarizačného lúča. Niekoľko príkladov polarizačných deličov je znázornených na obrázku 3. Prvým je Mach-Zenderov interferometer (MZI), kde každé rameno má iný dvojlom. Druhým je jednoduchý smerový väzobný člen. Tvarový dvojlom typického kremíkového drôtového vlnovodu je veľmi vysoký, takže priečne magneticky (TM) polarizované svetlo môže byť plne viazané, zatiaľ čo priečne elektricky (TE) polarizované svetlo môže byť takmer neviazané. Tretím je mriežkový väzobný člen, v ktorom je vlákno umiestnené pod uhlom tak, že TE polarizované svetlo je viazané v jednom smere a TM polarizované svetlo je viazané v druhom smere. Štvrtým je dvojrozmerný mriežkový väzobný člen. Vláknové módy, ktorých elektrické polia sú kolmé na smer šírenia vlnovodu, sú viazané na zodpovedajúci vlnovod. Vlákno môže byť naklonené a viazané na dva vlnovody alebo kolmo na povrch a viazané na štyri vlnovody. Ďalšou výhodou dvojrozmerných mriežkových spojok je, že fungujú ako rotátory polarizácie, čo znamená, že všetko svetlo na čipe má rovnakú polarizáciu, ale vo vlákne sa používajú dve ortogonálne polarizácie.
Obrázok 3: Rozdeľovače s viacerými polarizačnými vlastnosťami.
Čas uverejnenia: 16. júla 2024