Пасивни компоненти на силициумска фотоника

Силиконска фотоникапасивни компоненти

Во силициумската фотоника постојат неколку клучни пасивни компоненти. Една од нив е површински емитирачка решеткаста спојка, како што е прикажано на Слика 1А. Се состои од силна решетка во брановодот чиј период е приближно еднаков на брановата должина на светлосниот бран во брановодот. Ова овозможува светлината да се емитува или прима нормално на површината, што го прави идеален за мерења на нивото на плочките и/или спојување со влакното. Решеткастите спојки се донекаде уникатни за силициумската фотоника по тоа што бараат висок вертикален индекс на контраст. На пример, ако се обидете да направите решеткаста спојка во конвенционален InP брановод, светлината протекува директно во подлогата наместо да се емитува вертикално, бидејќи решетката има понизок просечен индекс на прекршување од подлогата. За да функционира во InP, материјалот мора да се ископа под решетката за да се суспендира, како што е прикажано на Слика 1Б.

Слика 1: површински емитирачки еднодимензионални решеткасти спојници во силициум (A) и InP (B). Во (A), сивата и светло сината боја претставуваат силициум и силициум диоксид, соодветно. Во (B), црвената и портокаловата боја претставуваат InGaAsP и InP, соодветно. Сликите (C) и (D) се слики од скенирачки електронски микроскоп (SEM) на суспендирана конзолна решеткаста спојница од InP.

Друга клучна компонента е конверторот на големина на точка (SSC) помеѓуоптички брановоди влакното, кое претвора мода од околу 0,5 × 1 μm2 во силиконскиот брановоден во мода од околу 10 × 10 μm2 во влакното. Типичен пристап е да се користи структура наречена инверзно стеснување, во која брановодот постепено се стеснува до мал врв, што резултира со значително проширување наоптичкимод печ. Овој мод може да се долови со брановод од суспендирано стакло, како што е прикажано на Слика 2. Со таков SSC, лесно се постигнува загуба на спојување помала од 1,5dB.

Слика 2: Конвертор на големина на шема за брановоди од силиконска жица. Силиконскиот материјал формира инверзна конусна структура во внатрешноста на брановодот од суспендирано стакло. Силиконската подлога е изгравирана под брановодот од суспендирано стакло.

Клучната пасивна компонента е разделувачот на поларизациски зрак. Некои примери на разделувачи на поларизација се прикажани на Слика 3. Првиот е Мах-Зендеров интерферометар (MZI), каде што секоја рака има различно двојно прекршување. Вториот е едноставен насочен спојувач. Двојното прекршување на обликот на типичен брановоден од силиконска жица е многу високо, така што попречно магнетната (TM) поларизирана светлина може да биде целосно споена, додека попречно електричната (TE) поларизирана светлина може да биде речиси одвоена. Третиот е решеткаст спојувач, во кој влакното е поставено под агол така што TE поларизираната светлина е споена во една насока, а TM поларизираната светлина е споена во другата. Четвртиот е дводимензионален решеткаст спојувач. Режимите на влакна чии електрични полиња се нормални на насоката на ширење на брановодот се споени со соодветниот брановод. Влакното може да биде навалено и споено со два брановоди, или нормално на површината и споено со четири брановоди. Дополнителна предност на дводимензионалните решеткасти спојници е тоа што тие дејствуваат како поларизациски ротатори, што значи дека целата светлина на чипот има иста поларизација, но во влакното се користат две ортогонални поларизации.

Слика 3: Разделувачи со повеќекратна поларизација.