Komponen pasif fotonik silikon

Fotonik silikonkomponen pasif

Terdapat beberapa komponen pasif kunci dalam fotonika silikon. Salah satunya adalah kopler kisi pemancar permukaan, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1A. Kopler ini terdiri dari kisi yang kuat dalam pandu gelombang yang periodenya kira-kira sama dengan panjang gelombang cahaya dalam pandu gelombang. Hal ini memungkinkan cahaya dipancarkan atau diterima tegak lurus terhadap permukaan, sehingga ideal untuk pengukuran tingkat wafer dan/atau kopling ke serat optik. Kopler kisi agak unik dalam fotonika silikon karena membutuhkan kontras indeks vertikal yang tinggi. Misalnya, jika Anda mencoba membuat kopler kisi dalam pandu gelombang InP konvensional, cahaya akan bocor langsung ke substrat alih-alih dipancarkan secara vertikal karena pandu gelombang kisi memiliki indeks bias rata-rata yang lebih rendah daripada substrat. Agar berfungsi di InP, material harus digali di bawah kisi untuk menopangnya, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1B.

Gambar 1: Kopler kisi satu dimensi pemancar permukaan dalam silikon (A) dan InP (B). Pada (A), abu-abu dan biru muda masing-masing mewakili silikon dan silika. Pada (B), merah dan oranye masing-masing mewakili InGaAsP dan InP. Gambar (C) dan (D) adalah gambar mikroskop elektron pemindaian (SEM) dari kopler kisi kantilever tersuspensi InP.

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

Gambar 2: Konverter ukuran pola untuk pandu gelombang kawat silikon. Material silikon membentuk struktur kerucut terbalik di dalam pandu gelombang kaca yang digantung. Substrat silikon telah dihilangkan dengan etsa di bawah pandu gelombang kaca yang digantung.

Komponen pasif utama adalah pemisah berkas polarisasi. Beberapa contoh pemisah polarisasi ditunjukkan pada Gambar 3. Yang pertama adalah interferometer Mach-Zender (MZI), di mana setiap lengan memiliki bias ganda yang berbeda. Yang kedua adalah kopler arah sederhana. Bias ganda bentuk dari pandu gelombang kawat silikon tipikal sangat tinggi, sehingga cahaya terpolarisasi magnetik transversal (TM) dapat sepenuhnya digabungkan, sementara cahaya terpolarisasi listrik transversal (TE) hampir tidak dapat digabungkan. Yang ketiga adalah kopler kisi, di mana serat ditempatkan pada suatu sudut sehingga cahaya terpolarisasi TE digabungkan dalam satu arah dan cahaya terpolarisasi TM digabungkan di arah lain. Yang keempat adalah kopler kisi dua dimensi. Mode serat yang medan listriknya tegak lurus terhadap arah perambatan pandu gelombang digabungkan ke pandu gelombang yang sesuai. Serat dapat dimiringkan dan digabungkan ke dua pandu gelombang, atau tegak lurus terhadap permukaan dan digabungkan ke empat pandu gelombang. Keunggulan tambahan dari coupler grating dua dimensi adalah bahwa mereka bertindak sebagai rotator polarisasi, artinya semua cahaya pada chip memiliki polarisasi yang sama, tetapi dua polarisasi ortogonal digunakan dalam serat optik.

Gambar 3: Pembagi polarisasi ganda.