Silīcija fotonika pasīvās sastāvdaļas

Silīcija fotonikaPasīvās sastāvdaļas

Silīcija fotonikā ir vairākas galvenās pasīvās sastāvdaļas. Viens no tiem ir virsmas izstarojošs režģa savienotājs, kā parādīts 1.a attēlā. Tas sastāv no spēcīgas režģa viļņvada, kura periods ir aptuveni vienāds ar gaismas viļņa viļņa garumu viļņvada gadījumā. Tas ļauj gaismu izstarot vai saņemt perpendikulāri virsmai, padarot to ideālu vafeļu līmeņa mērījumiem un/vai savienošanai ar šķiedru. Rīvēšanas savienotāji ir nedaudz unikāli silīcija fotonikai, jo tiem ir nepieciešams augsts vertikālā indeksa kontrasts. Piemēram, ja jūs mēģināt izveidot režģa savienotāju parastā InP viļņvada gadījumā, gaisma noplūst tieši pamatnē, nevis tiek izstarota vertikāli, jo režģa viļņvadam ir zemāks vidējais refrakcijas indekss nekā substrātam. Lai tas darbotos INP, materiāls ir jāizraida zem režģa, lai to apturētu, kā parādīts 1.b attēlā.

1. attēls: Virszemes izstarojoši viendimensiju režģa savienotāji silīcija (A) un INP (B). (A) attiecīgi pelēkā un gaiši zilā krāsā apzīmē silīciju un silīcija dioksīdu. (B) sarkanais un oranžais apzīmē attiecīgi ingaasp un INP. C) un (d) attēli ir skenējoši elektronu mikroskopa (SEM) attēli ar INP suspendētās konsoles režģa savienotāju.

Vēl viena galvenā sastāvdaļa ir vietas lieluma pārveidotājs (SSC) starpoptiskais viļņvadsun šķiedra, kas pārveido aptuveni 0,5 × 1 μm2 režīmu silīcija viļņvada režīmā apmēram 10 × 10 μm2 šķiedrā. Tipiska pieeja ir izmantot struktūru, ko sauc par apgriezto konusu, kurā viļņvads pakāpeniski sašaurinās līdz nelielam galam, kā rezultātā ievērojami paplašināsoptisksrežīma plāksteris. Šo režīmu var notvert ar suspendētu stikla viļņvadu, kā parādīts 2. attēlā. Ar šādu SSC ir viegli sasniegt savienojuma zudumu, kas mazāks par 1,5 dB.

2. attēls: Silīcija stieples viļņvadu modeļa lieluma pārveidotājs. Silīcija materiāls veido apgrieztu konisku struktūru suspendētā stikla viļņvada iekšpusē. Silīcija substrāts ir iegravēts zem suspendētā stikla viļņvada.

Galvenais pasīvais komponents ir polarizācijas staru sadalītājs. Daži polarizācijas sadalītāju piemēri ir parādīti 3. attēlā. Pirmais ir mach-Zender interferometrs (MZI), kur katrai rokai ir atšķirīga divkāršā. Otrais ir vienkāršs virziena savienotājs. Tipiska silīcija stiepļu viļņvada formas divkāršošana ir ļoti augsta, tāpēc šķērsvirziena magnētisko (TM) polarizētu gaismu var pilnībā savienot, savukārt šķērseniskā elektriskā (TE) polarizētā gaisma var gandrīz nesaistīt. Trešais ir režģa savienotājs, kurā šķiedra tiek novietota leņķī, lai TE polarizētā gaisma būtu savienota vienā virzienā un TM polarizētā gaisma ir savienota otrā. Ceturtais ir divdimensiju režģa savienotājs. Šķiedru režīmi, kuru elektriskie lauki ir perpendikulāri viļņvada izplatīšanās virzienam, ir savienoti ar atbilstošo viļņvadu. Šķiedru var noliekt un savienot ar diviem viļņvadiem vai perpendikulāri virsmai un savienot ar četriem viļņvadiem. Papildu divdimensiju režģa savienotāju priekšrocība ir tā, ka tie darbojas kā polarizācijas rotatori, kas nozīmē, ka visai mikroshēmas gaismai ir tāda pati polarizācija, bet šķiedrā tiek izmantotas divas ortogonālas polarizācijas.

3. attēls: Vairāki polarizācijas sadalītāji.