Křemíková fotonikapasivní součástky
V křemíkové fotonice existuje několik klíčových pasivních komponent. Jednou z nich je mřížkový vazební člen s povrchovou emisí, jak je znázorněno na obrázku 1A. Skládá se ze silné mřížky ve vlnovodu, jejíž perioda je přibližně rovna vlnové délce světelné vlny ve vlnovodu. To umožňuje, aby světlo bylo vyzařováno nebo přijímáno kolmo k povrchu, což je ideální pro měření na úrovni destiček a/nebo pro vazbu na vlákno. Mřížkové vazební členy jsou pro křemíkovou fotoniku poněkud specifické v tom, že vyžadují vysoký vertikální indexový kontrast. Například pokud se pokusíte vyrobit mřížkový vazební člen v konvenčním InP vlnovodu, světlo proniká přímo do substrátu, místo aby bylo vyzařováno vertikálně, protože mřížkový vlnovod má nižší průměrný index lomu než substrát. Aby to v InP fungovalo, musí být pod mřížkou vykopán materiál, aby se zavěsila, jak je znázorněno na obrázku 1B.
Obrázek 1: povrchově emitující jednorozměrné mřížkové vazební členy z křemíku (A) a InP (B). V (A) šedá a světle modrá představují křemík a oxid křemičitý. V (B) červená a oranžová představují InGaAsP a InP. Obrázky (C) a (D) jsou snímky zavěšeného konzolového mřížkového vazebního členu z InP pořízené rastrovacím elektronovým mikroskopem (SEM).
Další klíčovou součástí je převodník bodové velikosti (SSC) mezioptický vlnovoda vlákno, které převádí mód o velikosti přibližně 0,5 × 1 μm2 v křemíkovém vlnovodu na mód o velikosti přibližně 10 × 10 μm2 ve vlákně. Typickým přístupem je použití struktury zvané inverzní zúžení, ve které se vlnovod postupně zužuje do malé špičky, což má za následek významné rozšířeníoptickýzáplata módu. Tento mód lze zachytit zavěšeným skleněným vlnovodem, jak je znázorněno na obrázku 2. S takovým SSC lze snadno dosáhnout vazební ztráty menší než 1,5 dB.
Obrázek 2: Převodník velikosti vzoru pro křemíkové drátové vlnovody. Křemíkový materiál tvoří uvnitř zavěšeného skleněného vlnovodu inverzní kuželovou strukturu. Křemíkový substrát byl vyleptán pod zavěšeným skleněným vlnovodem.
Klíčovou pasivní součástí je dělič polarizačního paprsku. Některé příklady polarizačních děličů jsou znázorněny na obrázku 3. Prvním je Mach-Zenderův interferometr (MZI), kde každé rameno má jiný dvojlom. Druhým je jednoduchý směrový vazební člen. Tvarový dvojlom typického křemíkového vlnovodu je velmi vysoký, takže lze plně propojit příčně magneticky (TM) polarizované světlo, zatímco příčně elektricky (TE) polarizované světlo lze téměř ne propojit. Třetím je mřížkový vazební člen, ve kterém je vlákno umístěno pod úhlem tak, že TE polarizované světlo je propojeno v jednom směru a TM polarizované světlo je propojeno v druhém. Čtvrtým je dvourozměrný mřížkový vazební člen. Vláknové módy, jejichž elektrická pole jsou kolmá ke směru šíření vlnovodu, jsou propojeny s odpovídajícím vlnovodem. Vlákno lze naklonit a propojit se dvěma vlnovody nebo kolmo k povrchu a propojit se čtyřmi vlnovody. Další výhodou dvourozměrných mřížkových vazebních členů je, že fungují jako rotátory polarizace, což znamená, že veškeré světlo na čipu má stejnou polarizaci, ale ve vlákně se používají dvě ortogonální polarizace.
Obrázek 3: Vícenásobné polarizační děliče.
Čas zveřejnění: 16. července 2024