Кремниевая фотоникапассивные компоненты
В кремниевой фотонике есть несколько ключевых пассивных компонентов. Одним из них является поверхностно-излучающий решетчатый ответвитель, как показано на рисунке 1A. 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 вы попытаетесь сделать решетчатый ответвитель в обычном волноводе InP, свет будет просачиваться непосредственно в подложку, а не излучаться вертикально, поскольку решетчатый волновод имеет более низкий средний показатель преломления, чем подложка. Чтобы заставить его работать в InP, необходимо выкопать материал под решеткой, чтобы подвесить его, как показано на рисунке 1B.
Рисунок 1: поверхностно-излучающие одномерные решетчатые соединители в кремнии (A) и InP (B). На рисунке (A) серый и светло-голубой цвета представляют кремний и диоксид кремния соответственно. На рисунке (B) красный и оранжевый цвета представляют InGaAsP и InP соответственно. Рисунки (C) и (D) представляют собой изображения, полученные с помощью сканирующего электронного микроскопа (СЭМ) подвешенного консольного решетчатого соединителя InP.
Другим ключевым компонентом является преобразователь размера пятна (SSC) междуоптический волноводи волокно, которое преобразует моду около 0,5 × 1 мкм2 в кремниевом волноводе в моду около 10 × 10 мкм2 в волокне. Типичный подход заключается в использовании структуры, называемой обратным конусом, в которой волновод постепенно сужается до небольшого кончика, что приводит к значительному расширениюоптическиймодовый патч. Этот мод может быть захвачен подвешенным стеклянным волноводом, как показано на рисунке 2. С таким SSC легко достигается потеря связи менее 1,5 дБ.
Рисунок 2: Преобразователь размера образца для кремниевых проволочных волноводов. Кремниевый материал образует обратную коническую структуру внутри подвешенного стеклянного волновода. Кремниевая подложка была вытравлена под подвешенным стеклянным волноводом.
Ключевым пассивным компонентом является поляризационный расщепитель луча. Некоторые примеры поляризационных расщепителей показаны на рисунке 3. Первый — это интерферометр Маха-Цендера (MZI), где каждое плечо имеет разное двулучепреломление. Второй — простой направленный ответвитель. Двулучепреломление формы типичного кремниевого проволочного волновода очень велико, поэтому поперечно-магнитный (TM) поляризованный свет может быть полностью связан, в то время как поперечно-электрический (TE) поляризованный свет может быть почти не связан. Третий — решетчатый ответвитель, в котором волокно расположено под углом, так что TE поляризованный свет связан в одном направлении, а TM поляризованный свет связан в другом. Четвертый — двумерный решетчатый ответвитель. Волоконные моды, электрические поля которых перпендикулярны направлению распространения волновода, связаны с соответствующим волноводом. Волокно можно наклонить и соединить с двумя волноводами или перпендикулярно поверхности и соединить 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 разветвители.
Время публикации: 16 июля 2024 г.