Пасивне компоненте силицијумске фотонике

Силицијум фотоникапасивне компоненте

Постоји неколико кључних пасивних компоненти у силицијумској фотоници. Један од њих је решеткаста спојница која емитује површину, као што је приказано на слици 1А. Састоји се од јаке решетке у таласоводу чији је период приближно једнак таласној дужини светлосног таласа у таласоводу. Ово омогућава да се светлост емитује или прима окомито на површину, што га чини идеалним за мерења на нивоу плочице и/или спајање на влакно. Решеткасти спојници су донекле јединствени за силицијумске фотонике по томе што захтевају висок контраст вертикалног индекса. На пример, ако покушате да направите спојницу са решеткама у конвенционалном ИнП таласоводу, светлост цури директно у подлогу уместо да се емитује вертикално јер таласовод са решетком има нижи просечни индекс преламања од супстрата. Да би функционисао у ИнП-у, материјал мора бити ископан испод решетке да би се суспендовао, као што је приказано на слици 1Б.

Слика 1: једнодимензионални решеткасти спојници који емитују површину од силицијума (А) и ИнП (Б). У (А), сива и светлоплава представљају силицијум и силицијум, респективно. У (Б), црвена и наранџаста представљају ИнГаАсП и ИнП, респективно. Слике (Ц) и (Д) су слике скенирајућег електронског микроскопа (СЕМ) ИнП суспендоване конзолне решетке спојнице.

Друга кључна компонента је претварач величине тачке (ССЦ) измеђуоптички таласоводи влакно, које претвара мод од око 0,5 × 1 μм2 у силицијумском таласоводу у мод од око 10 × 10 μм2 у влакну. Типичан приступ је коришћење структуре која се зове инверзни конус, у којој се таласовод постепено сужава до малог врха, што доводи до значајног ширењаоптичкимод патцх. Овај режим се може ухватити суспендованим стакленим таласоводом, као што је приказано на слици 2. Са таквим ССЦ, губитак спреге мањи од 1,5 дБ се лако постиже.

Слика 2: Конвертор величине узорка за таласоводе од силиконске жице. Силицијумски материјал формира инверзну конусну структуру унутар суспендованог стакленог таласовода. Силицијумски супстрат је урезан испод суспендованог стакленог таласовода.

Кључна пасивна компонента је разделник поларизационог снопа. Неки примери поларизационих разделника приказани су на слици 3. Први је Мах-Зендеров интерферометар (МЗИ), где свака рука има различит дволом. Други је једноставан усмерени спојник. Дволомност облика типичног таласовода од силиконске жице је веома висока, тако да попречно магнетно (ТМ) поларизовано светло може бити у потпуности спојено, док попречно електрично (ТЕ) поларизовано светло може бити готово одвојено. Трећи је решеткасти спојник, у коме је влакно постављено под углом тако да је ТЕ поларизована светлост спојена у једном правцу, а ТМ поларизована светлост у другом. Четврта је дводимензионална решеткаста спојница. Модови влакана чија су електрична поља окомита на правац простирања таласовода су спрегнути са одговарајућим таласоводом. Влакно може бити нагнуто и спојено на два таласовода, или окомито на површину и спојено на четири таласовода. Додатна предност дводимензионалних решеткастих спојница је та што се понашају као поларизациони ротатори, што значи да сва светлост на чипу има исту поларизацију, али се у влакну користе две ортогоналне поларизације.

Слика 3: Вишеструки поларизациони разделници.