Silikon fotonikapassiewe komponente
Daar is verskeie belangrike passiewe komponente in silikonfotonika. Een hiervan is 'n oppervlak-emitterende roosterkoppelaar, soos getoon in Figuur 1A. Dit bestaan uit 'n sterk rooster in die golfgeleier waarvan die periode ongeveer gelyk is aan die golflengte van die liggolf in die golfgeleier. Dit laat die lig toe om loodreg op die oppervlak uitgestraal of ontvang te word, wat dit ideaal maak vir wafervlakmetings en/of koppeling aan die vesel. Roosterkoppelaars is ietwat uniek aan silikonfotonika deurdat hulle 'n hoë vertikale indekskontras benodig. Byvoorbeeld, as jy probeer om 'n roosterkoppelaar in 'n konvensionele InP-golfgeleier te maak, lek die lig direk in die substraat in plaas daarvan om vertikaal uitgestraal te word, omdat die roostergolfgeleier 'n laer gemiddelde brekingsindeks het as die substraat. Om dit in die InP te laat werk, moet materiaal onder die rooster uitgegrawe word om dit op te hang, soos getoon in Figuur 1B.
Figuur 1: oppervlak-emitterende eendimensionele roosterkoppelaars in silikon (A) en InP (B). In (A) verteenwoordig grys en ligblou onderskeidelik silikon en silika. In (B) verteenwoordig rooi en oranje onderskeidelik InGaAsP en InP. Figure (C) en (D) is skandeerelektronmikroskoop (SEM) beelde van 'n InP opgeskorte vrydraende roosterkoppelaar.
Nog 'n sleutelkomponent is die kolgrootte-omskakelaar (SSC) tussen dieoptiese golfleieren die vesel, wat 'n modus van ongeveer 0.5 × 1 μm2 in die silikongolfleier omskakel na 'n modus van ongeveer 10 × 10 μm2 in die vesel. 'n Tipiese benadering is om 'n struktuur genaamd die inverse tapsheid te gebruik, waarin die golfleier geleidelik vernou tot 'n klein punt, wat lei tot 'n beduidende uitbreiding van dieoptiesemoduspatch. Hierdie modus kan vasgelê word deur 'n opgeskorte glasgolfleier, soos getoon in Figuur 2. Met so 'n SSC word die koppelverlies van minder as 1.5dB maklik bereik.
Figuur 2: Patroongrootte-omskakelaar vir silikondraadgolfgidse. Die silikonmateriaal vorm 'n omgekeerde koniese struktuur binne die opgehangde glasgolfgidse. Die silikonsubstraat is onder die opgehangde glasgolfgidse weggeëts.
Die belangrikste passiewe komponent is die polarisasiestraalsplitter. 'n Paar voorbeelde van polarisasiesplitters word in Figuur 3 getoon. Die eerste is 'n Mach-Zender-interferometer (MZI), waar elke arm 'n ander dubbelbreking het. Die tweede is 'n eenvoudige rigtingkoppelaar. Die vorm-dubbelbreking van 'n tipiese silikondraadgolfleier is baie hoog, sodat transversale magnetiese (TM) gepolariseerde lig volledig gekoppel kan word, terwyl transversale elektriese (TE) gepolariseerde lig amper ontkoppel kan word. Die derde is 'n roosterkoppelaar, waarin die vesel teen 'n hoek geplaas word sodat TE-gepolariseerde lig in een rigting gekoppel word en TM-gepolariseerde lig in die ander. Die vierde is 'n tweedimensionele roosterkoppelaar. Veselmodusse waarvan die elektriese velde loodreg op die rigting van golfleiervoortplanting is, word aan die ooreenstemmende golfleier gekoppel. Die vesel kan gekantel en aan twee golfgidse gekoppel word, of loodreg op die oppervlak en aan vier golfgidse gekoppel word. 'n Bykomende voordeel van tweedimensionele roosterkoppelaars is dat hulle as polarisasierotators optree, wat beteken dat alle lig op die skyfie dieselfde polarisasie het, maar twee ortogonale polarisasies word in die vesel gebruik.
Figuur 3: Meervoudige polarisasiesplitsers.
Plasingstyd: 16 Julie 2024