Silisium fotonikkpassive komponenter
Det er flere viktige passive komponenter i silisiumfotonikk. En av disse er en overflate-emitterende gitterkobling, som vist i figur 1A. Den består av et sterkt gitter i bølgelederen hvis periode er omtrent lik bølgelengden til lysbølgen i bølgelederen. Dette gjør at lyset kan sendes ut eller mottas vinkelrett på overflaten, noe som gjør det ideelt for målinger på wafer-nivå og/eller kobling til fiberen. Gitterkoblinger er noe unike for silisiumfotonikk ved at de krever høy vertikal indekskontrast. For eksempel, hvis du prøver å lage en gitterkobler i en konvensjonell InP-bølgeleder, lekker lyset direkte inn i underlaget i stedet for å sendes ut vertikalt fordi gitterbølgelederen har en lavere gjennomsnittlig brytningsindeks enn underlaget. For å få det til å fungere i InP, må materiale graves ut under gitteret for å suspendere det, som vist i figur 1B.
Figur 1: overflate-emitterende endimensjonale gitterkoblinger i silisium (A) og InP (B). I (A) representerer grå og lyseblå henholdsvis silisium og silika. I (B) representerer rød og oransje henholdsvis InGaAsP og InP. Figurene (C) og (D) er scanning elektronmikroskop (SEM) bilder av en InP suspendert cantilever gitterkobling.
En annen nøkkelkomponent er spot-size converter (SSC) mellomoptisk bølgelederog fiberen, som konverterer en modus på ca. 0,5 × 1 μm2 i silisiumbølgelederen til en modus på ca. 10 × 10 μm2 i fiberen. En typisk tilnærming er å bruke en struktur som kalles invers taper, der bølgelederen gradvis smalner inn til en liten spiss, noe som resulterer i en betydelig utvidelse avoptiskmodusoppdatering. Denne modusen kan fanges opp av en suspendert glassbølgeleder, som vist i figur 2. Med en slik SSC oppnås koblingstapet på mindre enn 1,5dB lett.
Figur 2: Mønsterstørrelsesomformer for silisiumtrådbølgeledere. Silisiummaterialet danner en omvendt konisk struktur inne i den suspenderte glassbølgelederen. Silisiumsubstratet er etset bort under den suspenderte glassbølgelederen.
Den viktigste passive komponenten er polarisasjonsstråledeleren. Noen eksempler på polarisasjonssplittere er vist i figur 3. Det første er et Mach-Zender interferometer (MZI), hvor hver arm har en annen dobbeltbrytning. Den andre er en enkel retningskobling. Formens dobbeltbrytning til en typisk silisiumtrådbølgeleder er veldig høy, så tverrmagnetisk (TM) polarisert lys kan kobles fullstendig, mens tverrgående elektrisk (TE) polarisert lys nesten kan kobles fra. Den tredje er en gitterkobling, der fiberen er plassert i en vinkel slik at TE-polarisert lys kobles i én retning og TM-polarisert lys kobles i den andre. Den fjerde er en todimensjonal gitterkobling. Fibermodi hvis elektriske felt er vinkelrett på retningen for bølgelederutbredelsen er koblet til den tilsvarende bølgelederen. Fiberen kan vippes og kobles til to bølgeledere, eller vinkelrett på overflaten og kobles til fire bølgeledere. En ekstra fordel med todimensjonale gitterkoblinger er at de fungerer som polarisasjonsrotatorer, noe som betyr at alt lys på brikken har samme polarisasjon, men to ortogonale polarisasjoner brukes i fiberen.
Figur 3: Flere polarisasjonsdelere.
Innleggstid: 16-jul-2024