Komponen pasif fotonik silikon

Fotonik silikonkomponen pasif

Terdapat beberapa komponen pasif utama dalam fotonik silikon. Salah satunya ialah pengganding kekisi pemancar permukaan, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 1A. Ia terdiri daripada kekisi yang kuat dalam pandu gelombang yang tempohnya lebih kurang sama dengan panjang gelombang gelombang cahaya dalam pandu gelombang. Ini membolehkan cahaya dipancarkan atau diterima secara serenjang ke permukaan, menjadikannya sesuai untuk pengukuran aras wafer dan/atau gandingan pada gentian. Pengganding kekisi agak unik kepada fotonik silikon kerana ia memerlukan kontras indeks menegak yang tinggi. Contohnya, jika anda cuba membuat pengganding kekisi dalam pandu gelombang InP konvensional, cahaya akan bocor terus ke dalam substrat dan bukannya dipancarkan secara menegak kerana pandu gelombang kekisi mempunyai indeks biasan purata yang lebih rendah daripada substrat. Untuk menjadikannya berfungsi dalam InP, bahan mesti digali di bawah kekisi untuk menggantungnya, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 1B.

Rajah 1: pengganding parut satu dimensi pemancar permukaan dalam silikon (A) dan InP (B). Dalam (A), kelabu dan biru muda masing-masing mewakili silikon dan silika. Dalam (B), merah dan oren masing-masing mewakili InGaAsP dan InP. Rajah (C) dan (D) ialah imej mikroskop elektron imbasan (SEM) bagi pengganding parut kantilever terampai InP.

Satu lagi komponen penting ialah penukar saiz titik (SSC) antarapandu gelombang optikdan gentian, yang menukar mod kira-kira 0.5 × 1 μm2 dalam pandu gelombang silikon kepada mod kira-kira 10 × 10 μm2 dalam gentian. Pendekatan biasa adalah dengan menggunakan struktur yang dipanggil tirus songsang, di mana pandu gelombang secara beransur-ansur menyempit kepada hujung kecil, yang menghasilkan pengembangan yang ketara padaoptiktampalan mod. Mod ini boleh ditangkap oleh pandu gelombang kaca terampai, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 2. Dengan SSC sedemikian, kehilangan gandingan kurang daripada 1.5dB mudah dicapai.

Rajah 2: Penukar saiz corak untuk pandu gelombang dawai silikon. Bahan silikon membentuk struktur kon songsang di dalam pandu gelombang kaca terampai. Substrat silikon telah terukir di bawah pandu gelombang kaca terampai.

Komponen pasif utama ialah pembahagi pancaran polarisasi. Beberapa contoh pembahagi polarisasi ditunjukkan dalam Rajah 3. Yang pertama ialah interferometer Mach-Zender (MZI), di mana setiap lengan mempunyai birefringence yang berbeza. Yang kedua ialah pengganding berarah mudah. ​​Bentuk birefringence pandu gelombang dawai silikon biasa adalah sangat tinggi, jadi cahaya terkutub magnet melintang (TM) boleh digandingkan sepenuhnya, manakala cahaya terkutub elektrik melintang (TE) boleh hampir tidak digandingkan. Yang ketiga ialah pengganding parut, di mana gentian diletakkan pada Sudut supaya cahaya terkutub TE digandingkan dalam satu arah dan cahaya terkutub TM digandingkan dalam arah yang lain. Yang keempat ialah pengganding parut dua dimensi. Mod gentian yang medan elektriknya berserenjang dengan arah perambatan pandu gelombang digandingkan pada pandu gelombang yang sepadan. Gentian boleh dimiringkan dan digandingkan kepada dua pandu gelombang, atau berserenjang dengan permukaan dan digandingkan kepada empat pandu gelombang. Satu kelebihan tambahan bagi pengganding parut dua dimensi ialah ia bertindak sebagai pemutar polarisasi, yang bermaksud semua cahaya pada cip mempunyai polarisasi yang sama, tetapi dua polarisasi ortogon digunakan dalam gentian.

Rajah 3: Pemisah berganda polarisasi.