Szilícium fotonikapasszív alkatrészek
A szilícium fotonikában számos kulcsfontosságú passzív komponens található. Ezek egyike egy felületkibocsátó rácscsatoló, amint az 1A. ábrán látható. A hullámvezetőben lévő erős rácsból áll, amelynek periódusa megközelítőleg megegyezik a hullámvezetőben lévő fényhullám hullámhosszával. Ez lehetővé teszi a fény kibocsátását vagy fogadását a felületre merőlegesen, így ideális az ostyaszint mérésére és/vagy a szálhoz való csatlakoztatásra. A rácsos csatolók némileg egyediek a szilícium fotonikában, mivel nagy függőleges index kontrasztot igényelnek. Például, ha megpróbál egy rácscsatolót készíteni egy hagyományos InP hullámvezetőben, a fény közvetlenül a hordozóba szivárog, ahelyett, hogy függőlegesen bocsátana ki, mivel a rácsos hullámvezető alacsonyabb átlagos törésmutatóval rendelkezik, mint a hordozóé. Ahhoz, hogy az InP-ben működjön, a rács alatt anyagot kell kiásni a felfüggesztéshez, amint az 1B. ábrán látható.
1. ábra: felületkibocsátó egydimenziós rácscsatolók szilíciumból (A) és InP-ből (B). Az (A)-ban a szürke és a világoskék a szilíciumot, illetve a szilícium-dioxidot jelentik. A (B)-ben a piros és a narancssárga az InGaAsP-t és az InP-t jelenti. A (C) és (D) ábra egy InP felfüggesztett konzolos rácscsatoló pásztázó elektronmikroszkópos (SEM) képei.
Egy másik kulcsfontosságú elem a spot-size konverter (SSC) közöttoptikai hullámvezetőés a szál, amely a szilícium hullámvezetőben lévő körülbelül 0,5 × 1 μm2-es üzemmódot a szálban körülbelül 10 × 10 μm2-es módussá alakítja át. Egy tipikus megközelítés az inverz kúpnak nevezett szerkezet alkalmazása, amelyben a hullámvezető fokozatosan egy kis csúcsra szűkül, ami a hullámvezető jelentős bővülését eredményezi.optikaimód patch. Ez az üzemmód rögzíthető egy függesztett üveg hullámvezetővel, amint az a 2. ábrán látható. Ilyen SSC-vel könnyen elérhető az 1,5 dB-nél kisebb csatolási veszteség.
2. ábra: Mintaméret átalakító szilíciumhuzalos hullámvezetőkhöz. A szilícium anyag fordított kúpos szerkezetet képez a felfüggesztett üveg hullámvezető belsejében. A szilícium szubsztrátot lemaratták a felfüggesztett üveg hullámvezető alatt.
A legfontosabb passzív komponens a polarizációs nyalábosztó. Néhány példa a polarizációs osztókra a 3. ábrán látható. Az első egy Mach-Zender interferométer (MZI), ahol mindegyik kar más-más kettős törést mutat. A második egy egyszerű iránycsatoló. Egy tipikus szilíciumhuzalos hullámvezető alak kettős törése nagyon magas, így a transzverzális mágneses (TM) polarizált fény teljesen csatolható, míg a keresztirányú elektromos (TE) polarizált fény szinte szétcsatolható. A harmadik egy rácscsatoló, amelyben a szál olyan szögben van elhelyezve, hogy a TE polarizált fény az egyik irányba, a TM polarizált fény pedig a másik irányban kapcsolódik. A negyedik egy kétdimenziós rácsos csatoló. A hullámvezető terjedési irányára merőleges elektromos mezőket a megfelelő hullámvezetőhöz kapcsoljuk. A szál megdönthető és két hullámvezetőhöz csatlakoztatható, vagy a felületre merőlegesen és négy hullámvezetőhöz csatlakoztatható. A kétdimenziós rácscsatolók további előnye, hogy polarizációs forgóként működnek, ami azt jelenti, hogy a chipen lévő összes fény azonos polarizációval rendelkezik, de a szálban két merőleges polarizációt használnak.
3. ábra: Többszörös polarizációs osztók.
Feladás időpontja: 2024. július 16