Silizium Photonikpassiv Komponenten
Et ginn e puer wichteg passiv Komponenten an der Siliziumphotonik. Eng dovun ass e Uewerflächen-emittéierende Gitterkuppler, wéi an der Figur 1A gewisen. Et besteet aus engem staarke Gitter am Wellenleiter, deem seng Period ongeféier gläich wéi d'Wellenlängt vun der Liichtwell am Wellenleiter ass. Dëst erlaabt et, datt d'Liicht senkrecht zur Uewerfläch emittéiert oder empfaange gëtt, wat et ideal mécht fir Miessungen op Waferniveau an/oder d'Kopplung mat der Faser. Gitterkuppler si relativ eenzegaarteg fir d'Siliziumphotonik, well se en héije vertikalen Indexkontrast erfuerderen. Zum Beispill, wann Dir probéiert e Gitterkuppler an engem konventionellen InP-Wellenleiter ze maachen, leeft d'Liicht direkt an de Substrat anstatt vertikal emittéiert ze ginn, well de Gitterwellenleiter en méi niddrege mëttleren Breechungsindex huet wéi de Substrat. Fir datt et am InP funktionéiert, muss Material ënner dem Gitter ausgegruewe ginn, fir et opzehänken, wéi an der Figur 1B gewisen.
Figur 1: Uewerflächemittéierend eendimensional Gitterkuppler a Silizium (A) an InP (B). An (A) representéiere gro a hellblo Silizium respektiv Siliziumdioxid. An (B) representéiere rout an orange InGaAsP respektiv InP. D'Figuren (C) an (D) sinn Rasterelektronemikroskop (SEM) Biller vun enger InP suspendéierter, cantilever Gitterkuppler.
Eng aner Schlësselkomponent ass de Spot-Size Converter (SSC) tëscht demoptesche Wellenleiteran d'Faser, déi e Modus vun ongeféier 0,5 × 1 μm2 am Silizium-Wellenleiter an e Modus vun ongeféier 10 × 10 μm2 an der Faser ëmwandelt. Eng typesch Approche ass d'Benotzung vun enger Struktur, déi invers Konus genannt gëtt, bei där de Wellenleiter sech lues a lues op eng kleng Spëtzt verengt, wat zu enger bedeitender Expansioun vun der ... féiert.opteschModus-Patch. Dëse Modus kann vun engem suspendéierte Glaswellenleiter erfaasst ginn, wéi an der Figur 2 gewisen. Mat sou engem SSC kann de Kopplungsverloscht vu manner wéi 1,5 dB einfach erreecht ginn.
Figur 2: Mustergréisstkonverter fir Siliziumdrot-Wellenleiter. De Siliziummaterial bilt eng invers konesch Struktur am suspendéierte Glaswellenleiter. De Siliziumsubstrat ass ënner dem suspendéierte Glaswellenleiter ewechgeätzt ginn.
Déi wichtegst passiv Komponent ass de Polarisatiounsstrahlsplitter. E puer Beispiller vu Polarisatiounssplitter sinn an der Figur 3 gewisen. Den éischten ass en Mach-Zender Interferometer (MZI), wou all Aarm eng aner Duebelbriechung huet. Den zweeten ass e einfache Richtungskoppler. D'Formduebelbriechung vun engem typesche Siliziumdrot-Wellenleiter ass ganz héich, sou datt transversal magnetescht (TM) polariséiert Liicht voll gekoppelt ka ginn, während transversal elektrescht (TE) polariséiert Liicht bal entkoppelt ka ginn. Den drëtten ass e Gitterkopppler, bei deem d'Faser an engem Wénkel placéiert ass, sou datt TE polariséiert Liicht an eng Richtung gekoppelt ass an TM polariséiert Liicht an déi aner gekoppelt ass. De véierten ass e zweedimensionale Gitterkopppler. Fasermodi, deenen hir elektresch Felder senkrecht zu der Ausbreedungsrichtung vun der Wellenleiter sinn, sinn mam entspriechende Wellenleiter gekoppelt. D'Faser kann gekippt a mat zwee Wellenleiter gekoppelt sinn, oder senkrecht zur Uewerfläch a mat véier Wellenleiter gekoppelt. En zousätzleche Virdeel vun zweedimensionale Gitterkoppler ass, datt se als Polarisatiounsrotatoren handelen, dat heescht, datt all Liicht um Chip déiselwecht Polarisatioun huet, awer zwou orthogonal Polarisatiounen an der Faser benotzt ginn.
Figur 3: Multiple Polarisatiounssplitter.
Zäitpunkt vun der Verëffentlechung: 16. Juli 2024