Fotonika krzemowaelementy pasywne
Istnieje kilka kluczowych elementów pasywnych w fotonice krzemowej. Jednym z nich jest łącznik kratowy emitujący powierzchnię, jak pokazano na rysunku 1A. Składa się z mocnej siatki w falowodzie, której okres jest w przybliżeniu równy długości fali świetlnej w falowodzie. Umożliwia to emitowanie lub odbieranie światła prostopadle do powierzchni, co czyni go idealnym do pomiarów na poziomie płytki i/lub łączenia ze włóknem. Sprzęgacze siatkowe są w pewnym stopniu unikalne dla fotoniki krzemowej, ponieważ wymagają wysokiego kontrastu współczynnika pionowego. Na przykład, jeśli spróbujesz wykonać sprzęgacz siatkowy w konwencjonalnym falowodzie InP, światło wycieka bezpośrednio do podłoża zamiast być emitowane pionowo, ponieważ falowód siatkowy ma niższy średni współczynnik załamania światła niż podłoże. Aby zadziałało w InP, należy wykopać materiał pod kratą w celu jej zawieszenia, jak pokazano na rysunku 1B.
Rysunek 1: emitująca powierzchniowo jednowymiarowa siatka sprzęgająca z krzemu (A) i InP (B). W (A) szary i jasnoniebieski reprezentują odpowiednio krzem i krzemionkę. W (B) kolor czerwony i pomarańczowy reprezentują odpowiednio InGaAsP i InP. Rysunki (C) i (D) przedstawiają obrazy ze skaningowego mikroskopu elektronowego (SEM) łącznika kratowego podwieszanego InP.
Kolejnym kluczowym elementem jest konwerter wielkości plamki (SSC) pomiędzyfalowód optycznyoraz włókno, które przekształca mod około 0,5 × 1 μm2 w falowodzie krzemowym na mod około 10 × 10 μm2 we włóknie. Typowym podejściem jest zastosowanie konstrukcji zwanej odwrotnym stożkiem, w której falowód stopniowo zwęża się do małej końcówki, co skutkuje znacznym rozszerzeniemoptycznypoprawka trybu. Tryb ten można wychwycić za pomocą zawieszonego falowodu szklanego, jak pokazano na rysunku 2. Przy takim SSC łatwo można osiągnąć utratę sprzężenia mniejszą niż 1,5 dB.
Rysunek 2: Konwerter wielkości wzoru dla falowodów z drutu krzemowego. Materiał krzemowy tworzy odwrotną stożkową strukturę wewnątrz zawieszonego szklanego falowodu. Podłoże krzemowe zostało wytrawione pod zawieszonym falowodem szklanym.
Kluczowym elementem pasywnym jest rozdzielacz wiązki polaryzacyjnej. Niektóre przykłady rozdzielaczy polaryzacyjnych pokazano na rysunku 3. Pierwszym z nich jest interferometr Macha-Zendera (MZI), w którym każde ramię ma inną dwójłomność. Drugi to prosty sprzęgacz kierunkowy. Dwójłomność kształtu typowego falowodu z drutu krzemowego jest bardzo duża, więc światło spolaryzowane poprzecznie magnetyczne (TM) może być całkowicie sprzężone, podczas gdy światło spolaryzowane poprzecznie elektryczne (TE) może być prawie rozłączone. Trzeci to łącznik siatkowy, w którym włókno jest umieszczone pod kątem, tak że światło spolaryzowane TE jest sprzężone w jednym kierunku, a światło spolaryzowane TM w drugim. Czwarty to dwuwymiarowy łącznik kratowy. Mody światłowodowe, których pola elektryczne są prostopadłe do kierunku propagacji falowodu, są sprzężone z odpowiednim falowodem. Światłowód może być pochylony i połączony z dwoma falowodami lub prostopadle do powierzchni i połączony z czterema falowodami. Dodatkową zaletą dwuwymiarowych sprzęgaczy siatek jest to, że działają one jak rotatory polaryzacji, co oznacza, że całe światło na chipie ma tę samą polaryzację, ale we włóknie stosowane są dwie polaryzacje ortogonalne.
Rysunek 3: Wiele rozdzielaczy polaryzacyjnych.
Czas publikacji: 16 lipca 2024 r