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 luminosa na guía de ondas. Isto permite que a luz sexa emitida ou recibida perpendicularmente á superficie, polo que é ideal para medicións de nivel de oblea e/ou acoplamento á fibra. Os acopladores de reixa son algo exclusivos da fotónica de silicio xa que requiren un alto índice de contraste vertical. Por exemplo, se tentas facer un acoplador de reixa nunha guía de ondas InP convencional, a luz bótase directamente no substrato en lugar de emitirse verticalmente porque a guía de ondas de reixa ten un índice de refracción medio máis baixo que o substrato. Para que funcione no InP, hai que escavar o material debaixo da reixa para suspendelo, como se mostra na Figura 1B.
Figura 1: acopladores de reixa unidimensional de emisión superficial en silicio (A) e InP (B). En (A), o gris e o azul claro representan silicio e sílice, respectivamente. En (B), o vermello e o laranxa representan InGaAsP e InP, respectivamente. As figuras (C) e (D) son imaxes de microscopio electrónico de varrido (SEM) dun acoplador de reixa en voladizo suspendido de InP.
Outro compoñente clave é o conversor de tamaño de punto (SSC) entre oguía de onda 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 utilizar unha estrutura chamada cono inverso, na que a guía de ondas se estreita gradualmente ata unha pequena punta, o que resulta nunha expansión significativa daópticaparche de modo. Este modo pódese capturar mediante unha guía de ondas de vidro suspendida, como se mostra na Figura 2. Con tal SSC, conséguese facilmente a perda de acoplamento inferior a 1,5 dB.
Figura 2: Conversor de tamaño de patrón para guías de ondas de fíos de silicio. O material de silicio forma unha estrutura cónica inversa dentro da guía de ondas de vidro suspendida. O substrato de silicio foi gravado debaixo da guía de ondas de vidro suspendida.
O compoñente pasivo clave é o divisor de feixe de polarización. Na Figura 3 móstranse algúns exemplos de divisores de polarización. O primeiro é un interferómetro Mach-Zender (MZI), onde cada brazo ten unha birrefringencia diferente. O segundo é un acoplador direccional sinxelo. A birrefringencia da forma dunha guía de ondas de fío de silicio típica é moi alta, polo que a luz polarizada magnética transversal (TM) pode acoplarse completamente, mentres que a luz polarizada eléctrica transversal (TE) pode estar case desacoplada. O terceiro é un acoplador de reixa, no que a fibra colócase nun ángulo para que a luz polarizada TE acoplase nunha dirección e a luz polarizada TM na outra. O cuarto é un acoplador de reixa 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 pódese inclinar e acoplarse a dúas guías de ondas, ou perpendicular á superficie e acoplarse a catro guías de ondas. Unha vantaxe adicional dos acopladores de reixa bidimensionais é que actúan como rotadores de polarización, o que significa que toda a luz do chip ten a mesma polarización, pero utilízanse dúas polarizacións ortogonais na fibra.
Figura 3: divisores de polarización múltiple.
Hora de publicación: 16-Xul-2024