Silicon photonics passive component

Silicon photonicsmga bahagi ng passive

Mayroong ilang mga pangunahing passive na bahagi sa silicon photonics. Ang isa sa mga ito ay isang surface-emitting grating coupler, tulad ng ipinapakita sa Figure 1A. Binubuo ito ng isang malakas na grating sa waveguide na ang panahon ay humigit-kumulang katumbas ng wavelength ng light wave sa waveguide. Nagbibigay-daan ito sa paglabas o pagtanggap ng liwanag nang patayo sa ibabaw, na ginagawa itong perpekto para sa mga sukat sa antas ng wafer at/o pagkabit sa fiber. Ang mga grating coupler ay medyo natatangi sa silicon photonics dahil nangangailangan sila ng mataas na vertical index contrast. Halimbawa, kung susubukan mong gumawa ng grating coupler sa isang kumbensyonal na InP waveguide, ang ilaw ay direktang tumutulo sa substrate sa halip na ilabas nang patayo dahil ang grating waveguide ay may mas mababang average na refractive index kaysa sa substrate. Upang gawin itong gumana sa InP, dapat na mahukay ang materyal sa ilalim ng rehas na bakal upang masuspinde ito, tulad ng ipinapakita sa Figure 1B.

Figure 1: surface-emitting one-dimensional grating couplers sa silicon (A) at InP (B). Sa (A), ang kulay abo at mapusyaw na asul ay kumakatawan sa silikon at silica, ayon sa pagkakabanggit. Sa (B), ang pula at orange ay kumakatawan sa InGaAsP at InP, ayon sa pagkakabanggit. Ang mga figure (C) at (D) ay nag-scan ng mga electron microscope (SEM) na larawan ng isang InP na sinuspinde na cantilever grating coupler.

Ang isa pang mahalagang bahagi ay ang spot-size converter (SSC) sa pagitan ngoptical waveguideat ang fiber, na nagko-convert ng mode na humigit-kumulang 0.5 × 1 μm2 sa silicon waveguide sa isang mode na humigit-kumulang 10 × 10 μm2 sa fiber. Ang isang karaniwang diskarte ay ang paggamit ng isang istraktura na tinatawag na inverse taper, kung saan ang waveguide ay unti-unting Nakikitid sa isang maliit na tip, na nagreresulta sa isang makabuluhang pagpapalawak ngopticalmode patch. Ang mode na ito ay maaaring makuha ng isang nasuspinde na salamin na waveguide, tulad ng ipinapakita sa Figure 2. Sa ganoong SSC, ang pagkawala ng pagkabit na mas mababa sa 1.5dB ay madaling makamit.

Figure 2: Konverter ng laki ng pattern para sa mga waveguide ng silicon wire. Ang materyal na silikon ay bumubuo ng isang inverse conical na istraktura sa loob ng suspendido na glass waveguide. Ang silikon na substrate ay naukit sa ilalim ng nakasuspinde na salamin na waveguide.

Ang pangunahing bahagi ng passive ay ang polarization beam splitter. Ang ilang mga halimbawa ng mga splitter ng polarization ay ipinapakita sa Figure 3. Ang una ay isang Mach-Zender interferometer (MZI), kung saan ang bawat braso ay may ibang birefringence. Ang pangalawa ay isang simpleng directional coupler. Ang birefringence ng hugis ng isang tipikal na silicon wire waveguide ay napakataas, kaya ang transverse magnetic (TM) polarized na ilaw ay maaaring ganap na pagsamahin, habang ang transverse electrical (TE) polarized na ilaw ay maaaring halos hindi magkadugtong. Ang pangatlo ay isang grating coupler, kung saan ang hibla ay inilalagay sa isang Anggulo upang ang TE polarized na ilaw ay pinagsama sa isang direksyon at ang TM polarized na ilaw ay pinagsama sa isa pa. Ang ikaapat ay isang two-dimensional grating coupler. Ang mga mode ng hibla na ang mga electric field ay patayo sa direksyon ng pagpapalaganap ng waveguide ay isinasama sa kaukulang waveguide. Ang hibla ay maaaring ikiling at idugtong sa dalawang waveguides, o patayo sa ibabaw at isama sa apat na waveguides. Ang isang karagdagang bentahe ng two-dimensional grating couplers ay ang mga ito ay kumikilos bilang polarization rotator, ibig sabihin ang lahat ng ilaw sa chip ay may parehong polarization, ngunit dalawang orthogonal polarization ang ginagamit sa fiber.

Figure 3: Maramihang mga splitter ng polarization.