Fotónica de siliciocompoñentes pasivos
Hai varios compoñentes pasivos clave na fotónica de silicio. Un deles é un acoplador de reixa de emisión superficial, como se mostra na Figura 1A. Consiste nunha reixa forte na guía de ondas cuxo período é aproximadamente igual á lonxitude de onda da onda de luz na guía de ondas. Isto permite que a luz sexa emitida ou recibida perpendicularmente á superficie, o que a fai ideal para medicións a nivel de oblea e/ou acoplamento á fibra. Os acopladores de reixa son algo exclusivos da fotónica de silicio, xa que requiren un alto contraste de índice vertical. Por exemplo, se se intenta facer un acoplador de reixa nunha guía de ondas InP convencional, a luz fíltrase directamente no substrato en lugar de ser emitida verticalmente porque a guía de ondas de reixa ten un índice de refracción medio máis baixo que o substrato. Para que funcione no InP, débese escavar material debaixo da reixa para suspendela, como se mostra na Figura 1B.
Figura 1: acopladores de rede unidimensionais de emisión superficial en silicio (A) e InP (B). En (A), o gris e o azul claro representan o silicio e a sílice, respectivamente. En (B), o vermello e o laranxa representan o InGaAsP e o InP, respectivamente. As figuras (C) e (D) son imaxes de microscopio electrónico de varrido (SEM) dun acoplador de rede en voladizo suspendido de InP.
Outro compoñente clave é o conversor de tamaño puntual (SSC) entre oguía de ondas ópticae a fibra, que converte un modo de aproximadamente 0,5 × 1 μm2 na guía de ondas de silicio nun modo de aproximadamente 10 × 10 μm2 na fibra. Un enfoque típico é usar unha estrutura chamada conicidade inversa, na que a guía de ondas se estreita gradualmente ata unha pequena punta, o que resulta nunha expansión significativa doópticoparche de modo. Este modo pode ser capturado por unha guía de ondas de vidro suspendida, como se mostra na Figura 2. Cun SSC deste tipo, conséguese facilmente unha perda de acoplamento inferior a 1,5 dB.
Figura 2: Conversor de tamaño de patrón para guías de onda de fío de silicio. O material de silicio forma unha estrutura cónica inversa dentro da guía de onda de vidro suspendida. O substrato de silicio foi gravado debaixo da guía de onda de vidro suspendida.
O compoñente pasivo clave é o divisor de feixe de polarización. Algúns exemplos de divisores de polarización móstranse na Figura 3. O primeiro é un interferómetro de Mach-Zender (MZI), onde cada brazo ten unha birrefrinxencia diferente. O segundo é un acoplador direccional simple. A birrefrinxencia de forma dunha guía de ondas de fío de silicio típica é moi alta, polo que a luz polarizada magnética transversal (TM) pode estar completamente acoplada, mentres que a luz polarizada eléctrica transversal (TE) pode estar case desacoplada. O terceiro é un acoplador de rede, no que a fibra se coloca nun ángulo de xeito que a luz polarizada TE estea acoplada nunha dirección e a luz polarizada TM estea acoplada na outra. O cuarto é un acoplador de rede bidimensional. Os modos de fibra cuxos campos eléctricos son perpendiculares á dirección de propagación da guía de ondas están acoplados á guía de ondas correspondente. A fibra pode estar inclinada e acoplada a dúas guías de ondas, ou perpendicular á superficie e acoplada a catro guías de ondas. Unha vantaxe adicional dos acopladores de rede bidimensionais é que actúan como rotadores de polarización, o que significa que toda a luz do chip ten a mesma polarización, pero na fibra utilízanse dúas polarizacións ortogonais.
Figura 3: Divisores de polarización múltiple.
Data de publicación: 16 de xullo de 2024