Komponen pasif fotonik silikon

Fotonik silikonkomponen pasif

Terdapat beberapa komponen pasif utama dalam fotonik silikon. Salah satu daripadanya ialah pengganding parut pemancar permukaan, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 1A. Ia terdiri daripada parut yang kuat dalam pandu gelombang yang tempohnya lebih kurang sama dengan panjang gelombang gelombang cahaya dalam pandu gelombang. Ini membolehkan cahaya dipancarkan atau diterima berserenjang dengan permukaan, menjadikannya ideal untuk pengukuran aras wafer dan/atau gandingan pada gentian. Pengganding parut agak unik kepada fotonik silikon kerana ia memerlukan kontras indeks menegak yang tinggi. Sebagai contoh, jika anda cuba membuat pengganding parut dalam pandu gelombang InP konvensional, cahaya bocor terus ke substrat dan bukannya dipancarkan secara menegak kerana pandu gelombang parut mempunyai indeks biasan purata yang lebih rendah daripada substrat. Untuk menjadikannya berfungsi dalam InP, bahan mesti digali di bawah jeriji 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 mewakili silikon dan silika, masing-masing. Dalam (B), merah dan oren mewakili InGaAsP dan InP, masing-masing. Angka (C) dan (D) ialah mengimbas imej mikroskop elektron (SEM) bagi pengganding parut julur terampai InP.

Satu lagi komponen utama ialah penukar saiz tempat (SSC) antarapandu gelombang optikdan gentian, yang menukarkan mod kira-kira 0.5 × 1 μm2 dalam pandu gelombang silikon kepada mod kira-kira 10 × 10 μm2 dalam gentian. Pendekatan biasa adalah menggunakan struktur yang dipanggil tirus songsang, di mana pandu gelombang secara beransur-ansur menyempit ke hujung kecil, yang menghasilkan pengembangan ketaraoptiktampalan mod. Mod ini boleh ditangkap oleh pandu 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 pandu gelombang wayar 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 rasuk 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 arah yang mudah. Birefringence bentuk 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 bergandingan. Yang ketiga ialah pengganding parut, di mana gentian diletakkan pada Sudut supaya cahaya terkutub TE digandingkan dalam satu arah dan cahaya terkutub TM digandingkan pada arah yang lain. Yang keempat ialah pengganding parut dua dimensi. Mod gentian yang medan elektriknya berserenjang dengan arah perambatan pandu gelombang digandingkan dengan pandu gelombang yang sepadan. Gentian boleh dicondongkan dan digandingkan kepada dua pandu gelombang, atau berserenjang dengan permukaan dan digandingkan dengan empat pandu gelombang. Kelebihan tambahan pengganding parut dua dimensi ialah ia bertindak sebagai pemutar polarisasi, bermakna semua cahaya pada cip mempunyai polarisasi yang sama, tetapi dua polarisasi ortogon digunakan dalam gentian.

Rajah 3: Pembahagi polarisasi berbilang.