Φωτονική πυριτίουπαθητικά στοιχεία
Υπάρχουν πολλά βασικά παθητικά συστατικά στη φωτονική πυριτίου. Ένα από αυτά είναι ένας συζεύκτης πλέγματος επιφανειακής εκπομπής, όπως φαίνεται στο Σχήμα 1Α. Αποτελείται από ένα ισχυρό πλέγμα στον κυματοδηγό, του οποίου η περίοδος είναι περίπου ίση με το μήκος κύματος του φωτεινού κύματος στον κυματοδηγό. Αυτό επιτρέπει στο φως να εκπέμπεται ή να λαμβάνεται κάθετα στην επιφάνεια, καθιστώντας το ιδανικό για μετρήσεις στάθμης πλακιδίων ή/και σύζευξη με την ίνα. Οι συζεύκτες πλέγματος είναι κάπως μοναδικοί στη φωτονική πυριτίου, καθώς απαιτούν υψηλή αντίθεση κατακόρυφου δείκτη. Για παράδειγμα, εάν προσπαθήσετε να κατασκευάσετε έναν συζεύκτη πλέγματος σε έναν συμβατικό κυματοδηγό InP, το φως διαρρέει απευθείας στο υπόστρωμα αντί να εκπέμπεται κατακόρυφα, επειδή ο κυματοδηγός πλέγματος έχει χαμηλότερο μέσο δείκτη διάθλασης από το υπόστρωμα. Για να λειτουργήσει στο InP, πρέπει να εκσκαφεί υλικό κάτω από το πλέγμα για να το αναρτήσει, όπως φαίνεται στο Σχήμα 1Β.
Σχήμα 1: Μονοδιάστατοι σύνδεσμοι πλέγματος επιφανειακής εκπομπής σε πυρίτιο (A) και InP (B). Στο (A), το γκρι και το ανοιχτό μπλε αντιπροσωπεύουν πυρίτιο και πυριτία, αντίστοιχα. Στο (B), το κόκκινο και το πορτοκαλί αντιπροσωπεύουν InGaAsP και InP, αντίστοιχα. Τα Σχήματα (C) και (D) είναι εικόνες μικροσκοπίου σάρωσης ηλεκτρονικού κυκλώματος (SEM) ενός συνδέσμου πλέγματος αιωρούμενης προβόλου InP.
Ένα άλλο βασικό στοιχείο είναι ο μετατροπέας σημειακού μεγέθους (SSC) μεταξύ τουοπτικός κυματοδηγόςκαι την ίνα, η οποία μετατρέπει μια λειτουργία περίπου 0,5 × 1 μm2 στον κυματοδηγό πυριτίου σε μια λειτουργία περίπου 10 × 10 μm2 στην ίνα. Μια τυπική προσέγγιση είναι η χρήση μιας δομής που ονομάζεται αντίστροφη κωνικότητα, στην οποία ο κυματοδηγός σταδιακά στενεύει σε μια μικρή άκρη, η οποία έχει ως αποτέλεσμα μια σημαντική διαστολή τουοπτικόςέμπλαστρο λειτουργίας. Αυτή η λειτουργία μπορεί να καταγραφεί από έναν αιωρούμενο γυάλινο κυματοδηγό, όπως φαίνεται στο Σχήμα 2. Με ένα τέτοιο SSC, η απώλεια σύζευξης μικρότερη από 1,5dB επιτυγχάνεται εύκολα.
Σχήμα 2: Μετατροπέας μεγέθους μοτίβου για κυματοδηγούς από σύρμα πυριτίου. Το υλικό πυριτίου σχηματίζει μια αντίστροφη κωνική δομή μέσα στον αιωρούμενο γυάλινο κυματοδηγό. Το υπόστρωμα πυριτίου έχει χαραχθεί κάτω από τον αιωρούμενο γυάλινο κυματοδηγό.
Το βασικό παθητικό στοιχείο είναι ο διαχωριστής δέσμης πόλωσης. Μερικά παραδείγματα διαχωριστών πόλωσης φαίνονται στο Σχήμα 3. Το πρώτο είναι ένα συμβολόμετρο Mach-Zender (MZI), όπου κάθε βραχίονας έχει διαφορετική διπλή διάθλαση. Το δεύτερο είναι ένας απλός κατευθυντικός ζεύκτης. Η διπλή διάθλαση σχήματος ενός τυπικού κυματοδηγού από σύρμα πυριτίου είναι πολύ υψηλή, επομένως το εγκάρσιο μαγνητικό (TM) πολωμένο φως μπορεί να συζευχθεί πλήρως, ενώ το εγκάρσιο ηλεκτρικό (TE) πολωμένο φως μπορεί σχεδόν να αποσυνδεθεί. Ο τρίτος είναι ένας ζεύκτης πλέγματος, στον οποίο η ίνα τοποθετείται υπό γωνία έτσι ώστε το πολωμένο φως TE να συζευχθεί προς τη μία κατεύθυνση και το πολωμένο φως TM να συζευχθεί προς την άλλη. Ο τέταρτος είναι ένας δισδιάστατος ζεύκτης πλέγματος. Οι τρόποι λειτουργίας των οπτικών ινών των οποίων τα ηλεκτρικά πεδία είναι κάθετα στην κατεύθυνση διάδοσης του κυματοδηγού συζευγνύονται στον αντίστοιχο κυματοδηγό. Η ίνα μπορεί να είναι κεκλιμένη και να συζευχθεί σε δύο κυματοδηγούς ή κάθετη στην επιφάνεια και να συζευχθεί σε τέσσερις κυματοδηγούς. Ένα πρόσθετο πλεονέκτημα των δισδιάστατων συζευκτών πλέγματος είναι ότι λειτουργούν ως περιστροφείς πόλωσης, που σημαίνει ότι όλο το φως στο τσιπ έχει την ίδια πόλωση, αλλά χρησιμοποιούνται δύο ορθογώνιες πολώσεις στην ίνα.
Σχήμα 3: Διαχωριστές πολλαπλής πόλωσης.
Ώρα δημοσίευσης: 16 Ιουλίου 2024