Fotonica del siliciocomponenti passivi
Esistono diversi componenti passivi chiave nella fotonica del silicio. Uno di questi è un accoppiatore di griglia a emissione di superficie, come mostrato nella Figura 1A. Consiste in una forte griglia nella guida d'onda il cui periodo è approssimativamente uguale alla lunghezza d'onda dell'onda leggera nella guida d'onda. Ciò consente alla luce di essere emessa o ricevuta perpendicolare alla superficie, rendendola ideale per misurazioni a livello di wafer e/o accoppiamento alla fibra. Gli accoppiatori grattugiati sono in qualche modo unici per la fotonica del silicio in quanto richiedono un elevato contrasto di indice verticale. Ad esempio, se si tenta di realizzare un accoppiatore a griglia in una guida d'onda INP convenzionale, la luce perde direttamente nel substrato invece di essere emessa verticalmente perché la guida d'onda a griglia 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 di griglia unidimensionali a emissione di superficie in silicio (A) e INP (B). In (a), il grigio e il blu chiaro rappresentano silicio e silice, rispettivamente. In (b), il rosso e l'arancia rappresentano rispettivamente Ingaasp e INP. Le figure (C) e (D) sono immagini di microscopio elettronico a scansione (SEM) di un accoppiatore di griglia a sbalzo sospeso INP.
Un altro componente chiave è il convertitore di dimensioni spot (SSC) tra ilGuida d'onda otticae la fibra, che converte una modalità di circa 0,5 × 1 μm2 nella guida d'onda del silicio in una modalità di circa 10 × 10 μm2 nella fibra. Un approccio tipico è quello di utilizzare una struttura chiamata il cono inverso, in cui la guida d'onda si restringe gradualmente su una piccola punta, che si traduce in una significativa espansione delotticopatch in modalità. Questa modalità può essere catturata da una guida d'onda di vetro sospesa, come mostrato nella Figura 2. Con tale SSC, la perdita di accoppiamento inferiore a 1,5 dB è facilmente raggiunta.
Figura 2: convertitore della dimensione del motivo per guide d'onda del filo di silicio. Il materiale di silicio forma una struttura conica inversa all'interno della guida d'onda di vetro sospesa. Il substrato di silicio è stato inciso sotto la guida d'onda di vetro sospesa.
Il componente passivo chiave è lo splitter del raggio di polarizzazione. Alcuni esempi di splitter di polarizzazione sono mostrati nella Figura 3. Il primo è un interferometro Mach-Zender (MZI), in cui ogni braccio ha una birifrangenza diversa. Il secondo è un semplice accoppiatore direzionale. La birifrangenza di forma di una tipica guida d'onda del 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 griglia, 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 è accoppiata nell'altra. Il quarto è un accoppiatore a griglia bidimensionale. Modalità di fibra i cui campi elettrici sono perpendicolari alla direzione della propagazione della guida d'onda sono accoppiate alla corrispondente guida d'onda. La fibra può essere inclinata e accoppiata a due guide d'onda o perpendicolare alla superficie e accoppiata a quattro guide d'onda. Un ulteriore vantaggio degli accoppiatori di griglia bidimensionali è che fungono da rotatori di polarizzazione, il che significa che tutta la luce sul chip ha la stessa polarizzazione, ma due polarizzazioni ortogonali vengono utilizzate nella fibra.
Figura 3: splitter di polarizzazione multipla.
Tempo post: lug-16-2024