Szilícium-fotonikapasszív alkatrészek
A szilícium-fotonika számos kulcsfontosságú passzív komponenst tartalmaz. Ezek egyike egy felületkibocsátó rácscsatoló, amint az az 1A. ábrán látható. Ez egy erős rácsból áll a hullámvezetőben, amelynek periódusa megközelítőleg megegyezik a hullámvezetőben lévő fényhullám hullámhosszával. Ez lehetővé teszi, hogy a fény a felületre merőlegesen bocsásson ki vagy vezessen be, így ideális szelet szintű mérésekhez és/vagy a szálhoz való csatoláshoz. A rácscsatolók némileg egyedülállóak a szilícium-fotonika számára, mivel nagy függőleges indexkontrasztot igényelnek. Például, ha egy hagyományos InP hullámvezetőben próbálunk rácscsatolót készíteni, a fény közvetlenül az aljzatba szivárog, ahelyett, hogy függőlegesen bocsátaná ki magát, mivel a rácsos hullámvezető átlagos törésmutatója alacsonyabb, mint az aljzaté. Ahhoz, hogy az InP-ben működjön, anyagot kell kiásni a rács alatt, hogy felfüggeszthesse, ahogy az az 1B. ábrán látható.
1. ábra: Felületkibocsátó, egydimenziós rácscsatolók szilíciumból (A) és InP-ből (B). Az (A) ábrán a szürke és a világoskék rendre a szilíciumot, illetve a szilícium-dioxidot jelöli. A (B) ábrán a piros és a narancssárga szín rendre az InGaAsP-t, illetve az InP-t jelöli. A (C) és (D) ábrák egy InP-vel felfüggesztett konzolos rácscsatoló pásztázó elektronmikroszkópos (SEM) képei.
Egy másik kulcsfontosságú elem a pontméretű konverter (SSC) a ... között.optikai hullámvezetőés a szál, amely a szilícium hullámvezetőben lévő körülbelül 0,5 × 1 μm2-es móduszt a szálban lévő körülbelül 10 × 10 μm2-es módussá alakítja. Egy tipikus megközelítés az inverz kúposságnak nevezett szerkezet használata, amelyben a hullámvezető fokozatosan egy kis hegyé szűkül, ami aoptikaimódusfolt. Ez a módus egy felfüggesztett üveg hullámvezetővel rögzíthető, ahogy az a 2. ábrán látható. Egy ilyen SSC-vel könnyen elérhető az 1,5 dB-nél kisebb csatolási veszteség.
2. ábra: Mintázatátalakító szilíciumhuzal hullámvezetőkhöz. A szilícium anyag inverz kúpos szerkezetet alkot a felfüggesztett üveg hullámvezető belsejében. A szilícium hordozót a felfüggesztett üveg hullámvezető alatt maratták el.
A kulcsfontosságú passzív komponens a polarizációs nyalábosztó. A polarizációs osztókra néhány példa látható a 3. ábrán. Az első egy Mach-Zender interferométer (MZI), ahol minden karnak eltérő a kettős törési ereje. A második egy egyszerű irányított csatoló. Egy tipikus szilíciumhuzal hullámvezető alakzati kettős törési ereje nagyon magas, így a transzverzális mágneses (TM) polarizált fény teljesen csatolható, míg a transzverzális elektromos (TE) polarizált fény szinte teljesen szétkapcsolható. A harmadik egy rácscsatoló, amelyben a szálat egy szögben helyezik el úgy, hogy a TE polarizált fény az egyik irányban, a TM polarizált fény pedig a másik irányban csatolódik be. A negyedik egy kétdimenziós rácscsatoló. Azok a szálmódusok, amelyek elektromos mezői merőlegesek a hullámvezető terjedési irányára, a megfelelő hullámvezetőhöz vannak csatolva. A szál megdönthető és két hullámvezetőhöz csatolható, vagy a felületre merőlegesen négy hullámvezetőhöz csatolható. A kétdimenziós rácscsatolók további előnye, hogy polarizációforgatóként működnek, ami azt jelenti, hogy a chipen lévő összes fény azonos polarizációjú, de a szálban két ortogonális polarizációt használnak.
3. ábra: Többszörös polarizációs osztók.
Közzététel ideje: 2024. július 16.