Fotonika krzemowaelementy pasywne
W fotonice krzemowej występuje kilka kluczowych pasywnych komponentów. Jednym z nich jest sprzęgacz kratowy emitujący powierzchnię, jak pokazano na rysunku 1A. Składa się on z silnej kratki w falowodzie, której okres jest w przybliżeniu równy długości fali światła w falowodzie. Pozwala to na emitowanie lub odbieranie światła prostopadle do powierzchni, co czyni go idealnym do pomiarów na poziomie płytek i/lub sprzężenia z włóknem. Sprzęgacze kratowe są w pewnym sensie wyjątkowe dla fotoniki krzemowej, ponieważ wymagają wysokiego kontrastu współczynnika pionowego. Na przykład, jeśli spróbujesz wykonać sprzęgacz kratowy w konwencjonalnym falowodzie InP, światło wycieka bezpośrednio do podłoża zamiast być emitowane pionowo, ponieważ falowód kratowy ma niższy średni współczynnik załamania niż podłoże. Aby to zadziałało w InP, materiał musi zostać wykopany pod kratką, aby ją zawiesić, jak pokazano na rysunku 1B.
Rysunek 1: jednowymiarowe sprzęgacze kratowe emitujące powierzchnię z krzemu (A) i InP (B). W (A) szary i jasnoniebieski oznaczają odpowiednio krzem i krzemionkę. W (B) czerwony i pomarańczowy oznaczają odpowiednio InGaAsP i InP. Rysunki (C) i (D) to obrazy ze skaningowego mikroskopu elektronowego (SEM) sprzęgacza kratowego z zawieszonym wspornikiem InP.
Kolejnym kluczowym elementem jest przetwornik wielkości plamki (SSC) pomiędzyświatłowódi włókno, które przekształca mod około 0,5 × 1 μm2 w krzemowym falowodzie na mod około 10 × 10 μm2 we włóknie. Typowe podejście polega na użyciu struktury zwanej odwrotnym stożkiem, w którym falowód stopniowo zwęża się do małego czubka, co powoduje znaczne rozszerzenieoptycznypatch trybu. Ten tryb może być uchwycony przez zawieszony szklany falowód, jak pokazano na rysunku 2. Przy takim SSC łatwo osiągnąć stratę sprzężenia mniejszą niż 1,5 dB.
Rysunek 2: Konwerter rozmiaru wzoru dla falowodów z drutu krzemowego. Materiał krzemowy tworzy odwrotną strukturę stożkową wewnątrz zawieszonego szklanego falowodu. Podłoże krzemowe zostało wytrawione pod zawieszonym szklanym falowodem.
Kluczowym pasywnym elementem jest rozdzielacz wiązki polaryzacyjnej. Niektóre przykłady rozdzielaczy polaryzacyjnych pokazano na rysunku 3. Pierwszym jest interferometr Macha-Zendera (MZI), w którym każde ramię ma inną dwójłomność. Drugim jest prosty sprzęgacz kierunkowy. Dwójłomność kształtu typowego falowodu z drutu krzemowego jest bardzo wysoka, więc poprzecznie spolaryzowane światło magnetyczne (TM) może być w pełni sprzężone, podczas gdy poprzecznie spolaryzowane światło elektryczne (TE) może być prawie niesprzęgnięte. Trzecim jest sprzęgacz kratowy, w którym włókno jest umieszczone pod kątem, tak że światło spolaryzowane TE jest sprzężone w jednym kierunku, a światło spolaryzowane TM jest sprzężone w drugim. Czwartym jest dwuwymiarowy sprzęgacz kratowy. Mody światłowodowe, których pola elektryczne są prostopadłe do kierunku propagacji falowodu, są sprzężone z odpowiednim falowodem. Włókno można pochylić i sprzężyć z dwoma falowodami lub prostopadle do powierzchni i sprzężyć z czterema falowodami. Dodatkową zaletą sprzęgaczy kratowych dwuwymiarowych jest to, że działają one jak rotatory polaryzacji, co oznacza, że całe światło na chipie ma tę samą polaryzację, ale w światłowodzie wykorzystywane są dwie ortogonalne polaryzacje.
Rysunek 3: Wielokrotne rozdzielacze polaryzacyjne.
Czas publikacji: 16-07-2024