Komponen pasif fotonik silikon

Silikon Photonicskomponen pasif

Ada beberapa komponen pasif utama dalam fotonik silikon. Salah satunya adalah coupler kisi-kisi pemancar permukaan, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1A. Ini terdiri dari kisi yang kuat di pandu gelombang yang periodenya kira -kira sama dengan panjang gelombang gelombang cahaya di pandu gelombang. Hal ini memungkinkan cahaya untuk dipancarkan atau diterima tegak lurus terhadap permukaan, sehingga ideal untuk pengukuran tingkat wafer dan/atau penggabungan ke serat. Kisi kisi agak unik untuk fotonik silikon karena membutuhkan kontras indeks vertikal yang tinggi. Misalnya, jika Anda mencoba membuat coupler kisi dalam pandu gelombang INP konvensional, cahaya bocor langsung ke substrat alih -alih dipancarkan secara vertikal karena pandu gelombang kisi memiliki indeks bias rata -rata yang lebih rendah daripada substrat. Untuk membuatnya bekerja di INP, material harus digali di bawah kisi untuk menangguhkannya, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1B.

Gambar 1: Pengganti satu dimensi kisi-kisi di permukaan silikon (a) dan INP (b). Dalam (a), abu -abu dan biru muda masing -masing mewakili silikon dan silika. Dalam (b), merah dan oranye masing -masing mewakili INGAASP dan INP. Gambar (C) dan (D) adalah pemindaian gambar mikroskop elektron (SEM) dari copler kisi cantilever tersuspensi INP.

Komponen kunci lainnya adalah konverter ukuran spot (SSC) antaraWaveguide optikdan serat, yang mengubah mode sekitar 0,5 × 1 μm2 dalam pandu gelombang silikon menjadi mode sekitar 10 × 10 μm2 dalam serat. Pendekatan yang khas adalah menggunakan struktur yang disebut lancip terbalik, di mana pandu gelombang secara bertahap menyempit ke ujung kecil, yang menghasilkan ekspansi yang signifikan darioptikPatch mode. Mode ini dapat ditangkap oleh pandu gelombang kaca yang ditangguhkan, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2. Dengan SSC seperti itu, kehilangan kopling kurang dari 1,5dB mudah dicapai.

Gambar 2: Konverter ukuran pola untuk pandu gelombang kawat silikon. Bahan silikon membentuk struktur kerucut terbalik di dalam pandu gelombang kaca yang ditangguhkan. Substrat silikon telah terukir di bawah pandu gelombang kaca yang ditangguhkan.

Komponen pasif kunci adalah splitter balok polarisasi. Beberapa contoh splitter polarisasi ditunjukkan pada Gambar 3. Yang pertama adalah interferometer mach-zender (MZI), di mana masing-masing lengan memiliki birefringence yang berbeda. Yang kedua adalah coupler arah sederhana. Bentuk birefringence dari waveguide kawat silikon khas sangat tinggi, sehingga cahaya terpolarisasi magnetik transversal (TM) dapat sepenuhnya digabungkan, sedangkan lampu terpolarisasi listrik transversal (TE) hampir tidak terpolasi. Yang ketiga adalah coupler kisi, di mana serat ditempatkan pada sudut sehingga cahaya terpolarisasi digabungkan dalam satu arah dan cahaya terpolarisasi TM digabungkan di yang lain. Yang keempat adalah coupler kisi dua dimensi. Mode serat yang medan listriknya tegak lurus dengan arah perambatan pandu gelombang digabungkan dengan pandu gelombang yang sesuai. Serat dapat dimiringkan dan digabungkan dengan dua pandu gelombang, atau tegak lurus terhadap permukaan dan digabungkan dengan empat pandu gelombang. Keuntungan tambahan dari skrup kisi dua dimensi adalah bahwa mereka bertindak sebagai rotator polarisasi, yang berarti bahwa semua cahaya pada chip memiliki polarisasi yang sama, tetapi dua polarisasi ortogonal digunakan dalam serat.

Gambar 3: Beberapa splitter polarisasi.