Τα παθητικά συστατικά φωτονικής πυριτίου

Φωτονική πυριτίουπαθητικά στοιχεία

Υπάρχουν πολλά βασικά παθητικά στοιχεία στη φωτονική του πυριτίου. Ένα από αυτά είναι ένας συζεύκτης που εκπέμπει επιφάνειας, όπως φαίνεται στο σχήμα 1Α. Αποτελείται από ένα ισχυρό πλέγμα στον κυματοδηγό του οποίου η περίοδος είναι περίπου ίση με το μήκος κύματος του φωτός κύματος στον κυματοδηγό. Αυτό επιτρέπει την εκπομπή ή τη ληφθείσα ακρόαση στην επιφάνεια, καθιστώντας το ιδανικό για μετρήσεις σε επίπεδο πλακιδίων ή/και σύζευξη με την ίνα. Οι συζεύκτες σχάρας είναι κάπως μοναδικοί για τη φωτονική του πυριτίου, καθώς απαιτούν υψηλή αντίθεση κατακόρυφου δείκτη. Για παράδειγμα, εάν προσπαθήσετε να δημιουργήσετε έναν σύζευξη σχάρας 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 εσωτερικό, το υλικό πρέπει να ανασκάπτεται κάτω από το τρίψιμο για να το αναστείλει, όπως φαίνεται στο σχήμα 1Β.

Εικόνα 1: Οι μονοδιάστατοι ζεύξεις σχάρας που εκπέμπουν επιφάνειας σε πυρίτιο (Α) και INP (Β). Στο (α), το γκρι και το ανοιχτό μπλε αντιπροσωπεύουν πυρίτιο και πυρίτιο, αντίστοιχα. Στο (β), το κόκκινο και το πορτοκαλί αντιπροσωπεύουν το IngaAsp και το INP, αντίστοιχα. Τα στοιχεία (C) και (D) είναι εικόνες ηλεκτρονικού μικροσκοπίου σάρωσης (SEM) ενός συνδέσμου αναστολής INP.

Ένα άλλο βασικό στοιχείο είναι ο μετατροπέας σημείου μεγέθους (SSC) μεταξύ τουοπτικός κυματοδηγόςκαι η ίνα, η οποία μετατρέπει έναν τρόπο περίπου 0,5 χ 1 μm2 στον κυματοδηγό πυριτίου σε τρόπο περίπου 10 χ 10 μm2 στην ίνα. Μια τυπική προσέγγιση είναι να χρησιμοποιηθεί μια δομή που ονομάζεται αντίστροφη κωνική, στην οποία ο κυματοδηγός σταδιακά στενεύει σε μια μικρή άκρη, η οποία έχει ως αποτέλεσμα σημαντική επέκταση τουοπτικόςΛειτουργία. Αυτή η λειτουργία μπορεί να συλληφθεί από έναν ανασταλτικό γυάλινο κυματοδηγό, όπως φαίνεται στο σχήμα 2. Με μια τέτοια SSC, η απώλεια σύζευξης μικρότερη από 1,5dB επιτυγχάνεται εύκολα.

Εικόνα 2: Μετατροπέας μεγέθους μοτίβου για κυματοδηγούς σύρματος πυριτίου. Το υλικό πυριτίου σχηματίζει μια αντίστροφη κωνική δομή μέσα στον αιωρούμενο γυάλινο κυματοδηγό. Το υπόστρωμα πυριτίου έχει χαραγμένο κάτω από τον αιωρούμενο γυάλινο κυματοδηγό.

Το βασικό παθητικό συστατικό είναι ο διαχωριστός δέσμης πόλωσης. Μερικά παραδείγματα διαχωριστών πόλωσης φαίνονται στο σχήμα 3. Το πρώτο είναι ένα συμβολόμετρο Mach-Zender (MZI), όπου κάθε βραχίονας έχει διαφορετική διχρωμένη. Το δεύτερο είναι ένας απλός κατευθυντικός ζεύκτης. Η διχαλωτή διχαλωτή μορφή ενός τυπικού κυματοδηγού σύρματος πυριτίου είναι πολύ υψηλή, οπότε μπορεί να συνδυαστεί πλήρως το εγκάρσιο μαγνητικό (TM) πολωμένο φως, ενώ το εγκάρσιο ηλεκτρικό (TE) πολωμένο φως μπορεί να αποσυνδεθεί σχεδόν. Ο τρίτος είναι ένας ζεύκτης σχάρας, στον οποίο η ίνα τοποθετείται υπό γωνία, έτσι ώστε να συνδέεται με το Te Polarized Light προς μία κατεύθυνση και το Polarized Light TM συνδυάζεται στο άλλο. Το τέταρτο είναι ένας δισδιάστατος ζεύκτης σχάρας. Οι λειτουργίες των ινών των οποίων τα ηλεκτρικά πεδία είναι κάθετα προς την κατεύθυνση της διάδοσης του κυματοδηγού συνδέονται με τον αντίστοιχο κυματοδηγό. Η ίνα μπορεί να κλίνει και να συνδυαστεί με δύο κυματοδηγούς, ή κάθετα στην επιφάνεια και συζεύγτηκε με τέσσερις κυματοδηγούς. Ένα πρόσθετο πλεονέκτημα των δισδιάστατων συζευγμένων πλέγματος είναι ότι δρουν ως περιστροφές πόλωσης, πράγμα που σημαίνει ότι όλο το φως στο τσιπ έχει την ίδια πόλωση, αλλά χρησιμοποιούνται δύο ορθογώνιες πόλωση στην ίνα.

Εικόνα 3: Διαχωριστές πολλαπλών πόλωσης.