SiliciumfotonicaPassieve componenten
Er zijn verschillende belangrijke passieve componenten in siliciumfotonica. Een daarvan is een oppervlakte-emitterende roosterkoppeling, zoals weergegeven in figuur 1A. Het bestaat uit een sterk rooster in de golfgeleider waarvan de periode ongeveer gelijk is aan de golflengte van de lichtgolf in de golfgeleider. Hierdoor kan het licht loodrecht op het oppervlak worden uitgezonden of worden ontvangen, waardoor het ideaal is voor metingen op wafelniveau en/of koppeling aan de vezel. Roosterkoppelingen zijn enigszins uniek voor siliciumfotonica omdat ze een hoog verticaal indexcontrast vereisen. Als u bijvoorbeeld probeert een roosterkoppeling te maken in een conventionele inp -golfgeleider, lekt het licht rechtstreeks in het substraat in plaats van verticaal te worden uitgezonden omdat de roostergolfgeleider een lagere gemiddelde brekingsindex heeft dan het substraat. Om het in de INP te laten werken, moet materiaal onder het rooster worden opgegraven om het op te schorten, zoals weergegeven in figuur 1b.
Figuur 1: oppervlakte-emitterende eendimensionale roosterkoppelingen in silicium (a) en inp (b). In (a) vertegenwoordigen grijs en lichtblauw respectievelijk silicium en silica. In (b) vertegenwoordigen rood en oranje respectievelijk Ingaasp en INP. Figuren (c) en (d) scannen elektronenmicroscoop (SEM) -beelden van een inp gesuspendeerde cantilever -roosterkoppeling.
Een ander belangrijk onderdeel is de spot-size converter (SSC) tussen deoptische golfgeleideren de vezel, die een modus van ongeveer 0,5 × 1 μm2 in de siliciumgolfgeleider omzet naar een modus van ongeveer 10 x 10 μm2 in de vezel. Een typische benadering is om een structuur te gebruiken die de omgekeerde taps toelopen, waarin de golfgeleider geleidelijk verkleind tot een kleine punt, wat resulteert in een significante uitbreiding van deoptischmodus patch. Deze modus kan worden vastgelegd door een gesuspendeerde glazen golfgeleider, zoals weergegeven in figuur 2. Met een dergelijke SSC wordt het koppelingsverlies van minder dan 1,5 dB gemakkelijk bereikt.
Afbeelding 2: Patroongrootte omzetter voor golfgeleiders van siliciumdraad. Het siliciummateriaal vormt een omgekeerde conische structuur in de gesuspendeerde glazen golfgeleider. Het siliconensubstraat is weggegreven onder de gesuspendeerde glazen golfgeleider.
De belangrijkste passieve component is de polarisatiebundelssplitter. Enkele voorbeelden van polarisatievlouwen worden getoond in figuur 3. De eerste is een Mach-Zender Interferometer (MZI), waarbij elke arm een andere dubbelbreking heeft. De tweede is een eenvoudige directionele koppeling. De vorm dubbelbreking van een typische siliciumdraadgolfgeleider is zeer hoog, dus transversale magnetische (TM) gepolariseerd licht kan volledig worden gekoppeld, terwijl transversale elektrische (TE) gepolariseerd licht bijna kan worden ontkoppeld. De derde is een roosterkoppeling, waarin de vezel onder een hoek wordt geplaatst zodat het TE -gepolariseerd licht in de ene richting wordt gekoppeld en TM gepolariseerd licht in de andere wordt gekoppeld. De vierde is een tweedimensionale roosterkoppeling. Vezelmodi waarvan de elektrische velden loodrecht staan op de richting van de voortplanting van golfgeleiders, worden gekoppeld aan de overeenkomstige golfgeleider. De vezel kan worden gekanteld en gekoppeld aan twee golfgeleiders, of loodrecht op het oppervlak en gekoppeld aan vier golfgeleiders. Een bijkomend voordeel van tweedimensionale roosterkoppelingen is dat ze fungeren als polarisatierotators, wat betekent dat al het licht op de chip dezelfde polarisatie heeft, maar twee orthogonale polarisaties worden in de vezel gebruikt.
Figuur 3: Meerdere polarisatiesplitters.
Posttijd: juli-16-2024