Fotonica del siliciocomponenti passivi
Esistono diversi componenti passivi chiave nella fotonica del silicio. Uno di questi è un accoppiatore a reticolo a emissione superficiale, come mostrato nella Figura 1A. È costituito da un robusto reticolo nella guida d'onda il cui periodo è approssimativamente uguale alla lunghezza d'onda dell'onda luminosa nella guida d'onda. Ciò consente alla luce di essere emessa o ricevuta perpendicolarmente alla superficie, rendendolo ideale per misurazioni a livello di wafer e/o accoppiamento alla fibra. Gli accoppiatori a reticolo sono in qualche modo unici per la fotonica del silicio in quanto richiedono un elevato contrasto dell'indice verticale. Ad esempio, se si tenta di realizzare un accoppiatore a reticolo in una guida d'onda InP convenzionale, la luce filtra direttamente nel substrato invece di essere emessa verticalmente perché la guida d'onda a reticolo ha un indice di rifrazione medio inferiore rispetto al substrato. Per farlo funzionare nell'InP, il materiale deve essere scavato sotto la griglia per sospenderlo, come mostrato nella Figura 1B.
Figura 1: accoppiatori a reticolo unidimensionale a emissione superficiale in silicio (A) e InP (B). In (A), il grigio e l'azzurro rappresentano rispettivamente il silicio e la silice. In (B), il rosso e l'arancione rappresentano rispettivamente InGaAsP e InP. Le figure (C) e (D) sono immagini al microscopio elettronico a scansione (SEM) di un accoppiatore a reticolo a sbalzo sospeso InP.
Un altro componente chiave è il convertitore di dimensione spot (SSC) traguida d'onda otticae la fibra, che converte una modalità di circa 0,5 x 1 μm2 nella guida d'onda in silicio in una modalità di circa 10 x 10 μm2 nella fibra. Un approccio tipico consiste nell'utilizzare una struttura chiamata conicità inversa, in cui la guida d'onda si restringe gradualmente fino a formare una piccola punta, il che si traduce in una significativa espansione dellaotticopatch di modalità. Questa modalità può essere catturata da una guida d'onda in vetro sospesa, come mostrato nella Figura 2. Con tale SSC, si ottiene facilmente una perdita di accoppiamento inferiore a 1,5 dB.
Figura 2: Convertitore delle dimensioni del modello per guide d'onda in filo di silicio. Il materiale siliconico forma una struttura conica inversa all'interno della guida d'onda in vetro sospesa. Il substrato di silicio è stato inciso sotto la guida d'onda di vetro sospesa.
Il componente passivo chiave è il divisore del raggio di polarizzazione. Alcuni esempi di divisori di polarizzazione sono mostrati nella Figura 3. Il primo è un interferometro di Mach-Zender (MZI), in cui ciascun braccio ha una birifrangenza diversa. Il secondo è un semplice accoppiatore direzionale. La birifrangenza della forma di una tipica guida d'onda in filo di silicio è molto elevata, quindi la luce polarizzata magnetica trasversale (TM) può essere completamente accoppiata, mentre la luce polarizzata elettrica trasversale (TE) può essere quasi disaccoppiata. Il terzo è un accoppiatore a reticolo, in cui la fibra è posizionata ad angolo in modo che la luce polarizzata TE sia accoppiata in una direzione e la luce polarizzata TM nell'altra. Il quarto è un accoppiatore a reticolo bidimensionale. I modi della fibra i cui campi elettrici sono perpendicolari alla direzione di propagazione della guida d'onda sono accoppiati alla guida d'onda corrispondente. La fibra può essere inclinata e accoppiata a due guide d'onda, oppure perpendicolare alla superficie e accoppiata a quattro guide d'onda. Un ulteriore vantaggio degli accoppiatori a reticolo bidimensionale è che agiscono come rotatori di polarizzazione, il che significa che tutta la luce sul chip ha la stessa polarizzazione, ma nella fibra vengono utilizzate due polarizzazioni ortogonali.
Figura 3: divisori di polarizzazione multipli.
Orario di pubblicazione: 16 luglio 2024