Komponen pasif fotonik silikon

Silicon PhotonicsKomponen pasif

Terdapat beberapa komponen pasif utama dalam fotonik silikon. Salah satu daripadanya ialah pengganding grating yang memancarkan permukaan, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 1a. Ia terdiri daripada grating yang kuat di gelombang gelombang yang tempohnya kira -kira sama dengan panjang gelombang gelombang cahaya di gelombang gelombang. Ini membolehkan cahaya dipancarkan atau diterima serenjang ke permukaan, menjadikannya sesuai untuk pengukuran peringkat wafer dan/atau gandingan ke serat. Coupler grating agak unik untuk fotonik silikon kerana mereka memerlukan kontras indeks menegak yang tinggi. Sebagai contoh, jika anda cuba membuat pengganding grating dalam gelombang INP konvensional, cahaya kebocoran terus ke dalam substrat dan bukannya dipancarkan secara menegak kerana gelombang grating mempunyai indeks refraktif purata yang lebih rendah daripada substrat. Untuk menjadikannya berfungsi di INP, bahan mesti digali di bawah parut untuk menggantungnya, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 1b.

Rajah 1: Permukaan-pemancaran satu dimensi pengganding grating dalam silikon (a) dan inp (b). Dalam (a), kelabu dan biru muda mewakili silikon dan silika, masing -masing. Dalam (b), merah dan oren mewakili InGaasp dan INP, masing -masing. Angka -angka (c) dan (d) mengimbas imej mikroskop elektron (SEM) INP yang digantung cantilever grating coupler.

Satu lagi komponen utama ialah penukar bersaiz tempat (SSC) antaraWaveguide optikdan serat, yang menukarkan mod kira -kira 0.5 × 1 μm2 dalam gelombang silikon ke mod kira -kira 10 × 10 μm2 dalam serat. Pendekatan yang biasa adalah dengan menggunakan struktur yang disebut tirus songsang, di mana gelombang gelombang secara beransur -ansur menyempit ke hujung kecil, yang menghasilkan pengembangan yang signifikanoptikpatch mod. Mod ini boleh ditangkap oleh gelombang kaca yang digantung, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 2. Dengan SSC sedemikian, kehilangan gandingan kurang daripada 1.5dB mudah dicapai.

Rajah 2: Penukar saiz corak untuk waveguides dawai silikon. Bahan silikon membentuk struktur kerucut songsang di dalam gelombang kaca yang digantung. Substrat silikon telah terukir di bawah gelombang kaca yang digantung.

Komponen pasif utama ialah pembahagi rasuk polarisasi. Beberapa contoh pembahagi polarisasi ditunjukkan dalam Rajah 3. Yang kedua adalah pengganding arah yang mudah. Bentuk birefringence dari waveguide dawai silikon biasa sangat tinggi, jadi cahaya terpolarisasi magnet melintang (TM) boleh digabungkan sepenuhnya, manakala cahaya terpolarisasi elektrik (TE) melintang hampir tidak dapat diselesaikan. Yang ketiga adalah pengganding grating, di mana serat diletakkan pada sudut supaya cahaya terpolarisasi TE ditambah dalam satu arah dan cahaya polarisasi TM digabungkan di sisi lain. Yang keempat adalah pengganding grating dua dimensi. Mod serat yang medan elektriknya berserenjang dengan arah penyebaran gelombang digabungkan dengan gelombang yang sepadan. Serat ini boleh dimiringkan dan ditambah kepada dua gelombang gelombang, atau berserenjang ke permukaan dan ditambah kepada empat gelombang gelombang. Satu kelebihan tambahan dari pengganding grating dua dimensi adalah bahawa mereka bertindak sebagai pemutar polarisasi, yang bermaksud bahawa semua cahaya pada cip mempunyai polarisasi yang sama, tetapi dua polarisasi ortogonal digunakan dalam serat.

Rajah 3: Pemisahan polarisasi berganda.