Silikon na potonikamga pasibong bahagi
Mayroong ilang mahahalagang passive component sa silicon photonics. Isa na rito ang surface-emitting grating coupler, gaya ng ipinapakita sa Figure 1A. Binubuo ito ng isang malakas na grating sa waveguide na ang period ay humigit-kumulang katumbas ng wavelength ng light wave sa waveguide. Pinapayagan nito ang liwanag na mailabas o matanggap nang patayo sa ibabaw, kaya mainam ito para sa mga pagsukat sa antas ng wafer at/o pagkabit sa fiber. Ang mga grating coupler ay medyo kakaiba sa silicon photonics dahil nangangailangan ang mga ito ng mataas na vertical index contrast. Halimbawa, kung susubukan mong gumawa ng grating coupler sa isang conventional InP waveguide, ang liwanag ay direktang tumatagas sa substrate sa halip na mailabas nang patayo dahil ang grating waveguide ay may mas mababang average refractive index kaysa sa substrate. Upang gumana ito sa InP, ang materyal ay dapat hukayin sa ilalim ng grating upang ibitin ito, gaya ng ipinapakita sa Figure 1B.
Pigura 1: mga surface-emitting one-dimensional grating coupler sa silicon (A) at InP (B). Sa (A), ang kulay abo at mapusyaw na asul ay kumakatawan sa silicon at silica, ayon sa pagkakabanggit. Sa (B), ang pula at orange ay kumakatawan sa InGaAsP at InP, ayon sa pagkakabanggit. Ang mga Pigura (C) at (D) ay mga imahe ng scanning electron microscope (SEM) ng isang InP suspended cantilever grating coupler.
Ang isa pang mahalagang bahagi ay ang spot-size converter (SSC) sa pagitan ngoptikal na waveguideat ang hibla, na nagko-convert ng mode na humigit-kumulang 0.5 × 1 μm2 sa silicon waveguide patungo sa mode na humigit-kumulang 10 × 10 μm2 sa hibla. Ang isang tipikal na pamamaraan ay ang paggamit ng isang istruktura na tinatawag na inverse taper, kung saan ang waveguide ay unti-unting lumiliit sa isang maliit na dulo, na nagreresulta sa isang makabuluhang paglawak ngoptikalmode patch. Ang mode na ito ay maaaring makuha ng isang suspended glass waveguide, gaya ng ipinapakita sa Figure 2. Sa ganitong SSC, ang coupling loss na mas mababa sa 1.5dB ay madaling makakamit.
Pigura 2: Tagapag-convert ng laki ng pattern para sa mga waveguide ng silicon wire. Ang materyal na silicon ay bumubuo ng isang kabaligtaran na hugis-kono na istraktura sa loob ng nakabitin na waveguide ng salamin. Ang substrate ng silicon ay inukit sa ilalim ng nakabitin na waveguide ng salamin.
Ang pangunahing passive component ay ang polarization beam splitter. Ang ilang halimbawa ng polarization splitter ay ipinapakita sa Figure 3. Ang una ay isang Mach-Zender interferometer (MZI), kung saan ang bawat braso ay may iba't ibang birefringence. Ang pangalawa ay isang simpleng directional coupler. Ang hugis ng birefringence ng isang tipikal na silicon wire waveguide ay napakataas, kaya ang transverse magnetic (TM) polarized light ay maaaring ganap na ikabit, habang ang transverse electrical (TE) polarized light ay maaaring halos hindi mai-couple. Ang pangatlo ay isang grating coupler, kung saan ang fiber ay inilalagay sa isang anggulo upang ang TE polarized light ay ikabit sa isang direksyon at ang TM polarized light ay ikabit sa kabila. Ang pang-apat ay isang two-dimensional grating coupler. Ang mga fiber mode na ang mga electric field ay patayo sa direksyon ng paglaganap ng waveguide ay nakakabit sa kaukulang waveguide. Ang fiber ay maaaring ikiling at ikabit sa dalawang waveguide, o patayo sa ibabaw at ikabit sa apat na waveguide. Isang karagdagang bentahe ng two-dimensional grating couplers ay ang paggana ng mga ito bilang polarization rotator, ibig sabihin lahat ng liwanag sa chip ay may parehong polarization, ngunit dalawang orthogonal polarization ang ginagamit sa fiber.
Pigura 3: Maramihang mga polarization splitter.
Oras ng pag-post: Hulyo 16, 2024