fotònica de silicicomponents passius
Hi ha diversos components passius clau en la fotònica de silici. Un d'aquests és un acoblador de reixeta d'emissió superficial, com es mostra a la Figura 1A. Consisteix en una reixeta forta a la guia d'ones, el període de la qual és aproximadament igual a la longitud d'ona de l'ona de llum a la guia d'ones. Això permet que la llum s'emeti o es rebi perpendicularment a la superfície, cosa que la fa ideal per a mesures a nivell d'oblea i/o acoblament a la fibra. Els acobladors de reixeta són una mica únics en la fotònica de silici, ja que requereixen un alt contrast d'índex vertical. Per exemple, si intenteu fer un acoblador de reixeta en una guia d'ones InP convencional, la llum es filtra directament al substrat en lloc de ser emesa verticalment perquè la guia d'ones de la reixeta té un índex de refracció mitjà inferior al del substrat. Perquè funcioni a l'InP, s'ha d'excavar material sota la reixeta per suspendre-la, com es mostra a la Figura 1B.
Figura 1: acobladors de reixeta unidimensionals d'emissió superficial en silici (A) i InP (B). A (A), el gris i el blau clar representen el silici i la sílice, respectivament. A (B), el vermell i el taronja representen InGaAsP i InP, respectivament. Les figures (C) i (D) són imatges de microscopi electrònic de rastreig (SEM) d'un acoblador de reixeta en voladís suspès d'InP.
Un altre component clau és el convertidor de mida puntual (SSC) entre elguia d'ones òpticai la fibra, que converteix un mode d'aproximadament 0,5 × 1 μm2 a la guia d'ones de silici en un mode d'aproximadament 10 × 10 μm2 a la fibra. Un enfocament típic és utilitzar una estructura anomenada conicitat inversa, en què la guia d'ones s'estreny gradualment fins a una punta petita, cosa que resulta en una expansió significativa de laòpticpegat de mode. Aquest mode pot ser capturat per una guia d'ones de vidre suspesa, com es mostra a la Figura 2. Amb aquest SSC, s'aconsegueix fàcilment una pèrdua d'acoblament inferior a 1,5 dB.
Figura 2: Convertidor de mida de patró per a guies d'ones de filferro de silici. El material de silici forma una estructura cònica inversa dins de la guia d'ones de vidre suspesa. El substrat de silici s'ha gravat sota la guia d'ones de vidre suspesa.
El component passiu clau és el divisor de feix de polarització. Alguns exemples de divisors de polarització es mostren a la Figura 3. El primer és un interferòmetre de Mach-Zender (MZI), on cada braç té una birefringència diferent. El segon és un acoblador direccional simple. La birefringència de forma d'una guia d'ones de fil de silici típica és molt alta, de manera que la llum polaritzada magnètica transversal (TM) es pot acoblar completament, mentre que la llum polaritzada elèctrica transversal (TE) es pot gairebé desacoblar. El tercer és un acoblador de xarxa, en què la fibra es col·loca en un angle de manera que la llum polaritzada TE s'acobla en una direcció i la llum polaritzada TM s'acobla en l'altra. El quart és un acoblador de xarxa bidimensional. Els modes de fibra els camps elèctrics dels quals són perpendiculars a la direcció de propagació de la guia d'ones s'acoblen a la guia d'ones corresponent. La fibra es pot inclinar i acoblar a dues guies d'ones, o perpendicular a la superfície i acoblar a quatre guies d'ones. Un avantatge afegit dels acobladors de xarxa bidimensionals és que actuen com a rotadors de polarització, és a dir, que tota la llum del xip té la mateixa polarització, però s'utilitzen dues polaritzacions ortogonals a la fibra.
Figura 3: Divisors de polarització múltiple.
Data de publicació: 16 de juliol de 2024