Кремниевая фотоникапассивные компоненты
В кремниевой фотонике существует несколько ключевых пассивных компонентов. Одним из них является поверхностно-излучающий решеточный ответвитель, показанный на рисунке 1А. Он состоит из сильной решетки в волноводе, период которой приблизительно равен длине световой волны в волноводе. Это позволяет свету излучаться или приниматься перпендикулярно поверхности, что делает его идеальным для измерений на уровне пластины и/или связи с волокном. Решетчатые ответвители в некоторой степени уникальны для кремниевой фотоники, поскольку они требуют высокого вертикального контраста показателя преломления. Например, если попытаться сделать решеточный ответвитель в обычном волноводе из InP, свет будет просачиваться непосредственно в подложку, а не излучаться вертикально, поскольку решеточный волновод имеет более низкий средний показатель преломления, чем подложка. Чтобы он работал в InP, необходимо выкопать материал под решеткой, чтобы подвесить ее, как показано на рисунке 1Б.
Рисунок 1: одномерные решетчатые ответвители с поверхностной эмиссией в кремнии (A) и InP (B). На рисунке (A) серый и светло-голубой цвета соответствуют кремнию и диоксиду кремния соответственно. На рисунке (B) красный и оранжевый цвета соответствуют InGaAsP и InP соответственно. Рисунки (C) и (D) представляют собой изображения, полученные с помощью сканирующего электронного микроскопа (СЭМ) подвешенного консольного решетчатого ответвителя на основе InP.
Другим ключевым компонентом является преобразователь размера пятна (SSC) междуоптический волноводи волокно, которое преобразует моду размером около 0,5 × 1 мкм² в кремниевом волноводе в моду размером около 10 × 10 мкм² в волокне. Типичный подход заключается в использовании структуры, называемой обратным конусом, в которой волновод постепенно сужается к небольшому кончику, что приводит к значительному расширениюоптическийМодовый патч. Этот модовый патч может быть захвачен подвешенным стеклянным волноводом, как показано на рисунке 2. С таким SSC легко достигается затухание связи менее 1,5 дБ.
Рисунок 2: Преобразователь размера диаграммы направленности для кремниевых проволочных волноводов. Кремниевый материал образует обратную коническую структуру внутри подвешенного стеклянного волновода. Кремниевая подложка протравлена под подвешенным стеклянным волноводом.
Ключевым пассивным компонентом является поляризационный светоделитель. Некоторые примеры поляризационных светоделителей показаны на рисунке 3. Первый — это интерферометр Маха-Цендера (ИМЦ), в котором каждое плечо имеет разное двулучепреломление. Второй — простой направленный ответвитель. Двулучепреломление формы типичного кремниевого проволочного волновода очень велико, поэтому поперечно-магнитный (ТМ) поляризованный свет может быть полностью связан, в то время как поперечно-электрический (ТЕ) поляризованный свет может быть практически не связан. Третий — решеточный ответвитель, в котором волокно расположено под углом так, что ТЕ поляризованный свет связывается в одном направлении, а ТМ поляризованный свет — в другом. Четвертый — двумерный решеточный ответвитель. Моды волокна, электрические поля которых перпендикулярны направлению распространения волновода, связываются с соответствующим волноводом. Волокно может быть наклонено и связано с двумя волноводами или перпендикулярно поверхности и связано с четырьмя волноводами. Дополнительным преимуществом двумерных решетчатых ответвителей является то, что они действуют как вращатели поляризации, то есть весь свет на чипе имеет одинаковую поляризацию, но в волокне используются две ортогональные поляризации.
Рисунок 3: Многополяризационные разделители.
Время публикации: 16 июля 2024 г.