SiliziumphotonikPassive Komponenten
Es gibt mehrere wichtige passive Komponenten in Siliziumphotonik. Eines davon ist ein oberflächenemittierender Gitterkoppler, wie in 1A gezeigt. Es besteht aus einem starken Gitter im Wellenleiter, dessen Periode ungefähr der Wellenlänge der Lichtwelle im Wellenleiter entspricht. Auf diese Weise kann das Licht senkrecht zur Oberfläche emittiert oder empfangen werden, was es ideal für Messungen auf Waferebene und/oder die Kopplung an die Faser. Gitterkupplungen sind etwas einzigartig für die Siliziumphotonik, da sie einen hohen vertikalen Indexkontrast benötigen. Wenn Sie beispielsweise versuchen, einen Gitterkuppler in einem herkömmlichen INP -Wellenleiter herzustellen, läuft das Licht direkt in das Substrat, anstatt vertikal emittiert zu werden, da der Gitterwellenleiter einen niedrigeren durchschnittlichen Brechungsindex als das Substrat aufweist. Damit es im INP funktioniert, muss das Material unter dem Gitter ausgegraben werden, um es zu suspendieren, wie in Abbildung 1b gezeigt.
Abbildung 1: Oberflächenemittierende eindimensionale Gitterkoppler in Silizium (A) und INP (B). Grau und hellblau repräsentieren Silizium bzw. Siliciumdioxid. In (b) repräsentieren Rot und Orange Ingaasp bzw. INP. Die Abbildungen (c) und (d) sind ein Rasterelektronenmikroskop (SEM) -Bilder eines inp suspendierten Cantilever -Gitterkopplers.
Eine andere Schlüsselkomponente ist der Spot-Size-Wandler (SSC) zwischen demOptischer Wellenleiterund die Faser, die einen Modus von etwa 0,5 × 1 μm2 im Siliziumwellenleiter in einen Modus von etwa 10 × 10 μM2 in der Faser umwandelt. Ein typischer Ansatz besteht darin, eine Struktur zu verwenden, die als inverse Verjüngung bezeichnet wird, bei der der Wellenleiter allmählich zu einer kleinen Spitze verengt wird, was zu einer signifikanten Ausdehnung der führtoptischModus -Patch. Dieser Modus kann durch einen schwebenden Glaswellenleiter erfasst werden, wie in Abbildung 2 gezeigt. Mit einem solchen SSC kann der Kopplungsverlust von weniger als 1,5 dB leicht erreicht werden.
Abbildung 2: Mustergrößenwandler für Siliziumdrahtwellenleiter. Das Siliziummaterial bildet eine inverse konische Struktur innerhalb des hängenden Glaswellenleiters. Das Silizium -Substrat wurde unter dem hängenden Glaswellenleiter weggeätzt.
Die wichtigste passive Komponente ist der Polarisationsstrahl -Splitter. Einige Beispiele für Polarisationsteiler sind in Abbildung 3 dargestellt. Das erste ist ein Mach-Zender-Interferometer (MZI), wobei jeder Arm eine andere Dokrenzringe aufweist. Der zweite ist ein einfacher Richtungskoppler. Die Formdoppelbrechung eines typischen Siliziumdrahtwellenleiters ist sehr hoch, sodass das polarisierte transversale magnetische (TM) -Polarisierte Licht vollständig gekoppelt werden kann, während das polarisierte transversale elektrische (TE) -Polarisierte Licht nahezu entkoppelt werden kann. Der dritte ist ein Gitterkoppler, in dem die Faser in einem Winkel platziert wird, so dass das polarisierte Licht in eine Richtung gekoppelt ist und das polarisierte TM -Licht in der anderen gekoppelt ist. Der vierte ist ein zweidimensionaler Gitterkoppler. Fasermodi, deren elektrische Felder senkrecht zur Richtung der Wellenleiterausbreitung sind, sind mit dem entsprechenden Wellenleiter gekoppelt. Die Faser kann geneigt und an zwei Wellenleiter oder senkrecht zur Oberfläche gekoppelt und an vier Wellenleiter gekoppelt werden. Ein zusätzlicher Vorteil von zweidimensionalen Gitterkupplern ist, dass sie als Polarisationsrotatoren fungieren, was bedeutet, dass das gesamte Licht auf dem Chip die gleiche Polarisation aufweist, aber zwei orthogonale Polarisationen in der Faser verwendet werden.
Abbildung 3: Mehrere Polarisationsspalten.
Postzeit: Jul-16-2024