ส่วนประกอบพาสซีฟของซิลิคอน

โฟโตนิกซิลิกอนส่วนประกอบแฝง

มีส่วนประกอบสำคัญหลายอย่างในซิลิคอนโฟโตนิก หนึ่งในนั้นคือ coupler ตะแกรงที่เปล่งออกมาจากพื้นผิวดังแสดงในรูปที่ 1A มันประกอบด้วยตะแกรงที่แข็งแรงในท่อนำคลื่นที่มีระยะเวลาเท่ากับความยาวคลื่นของคลื่นแสงในท่อนำคลื่น สิ่งนี้ช่วยให้แสงที่ปล่อยออกมาหรือได้รับตั้งฉากกับพื้นผิวทำให้เหมาะสำหรับการวัดระดับเวเฟอร์และ/หรือการมีเพศสัมพันธ์กับเส้นใย ข้อต่อของตะแกรงค่อนข้างไม่ซ้ำกันกับซิลิคอนโฟโตนิกส์ซึ่งพวกเขาต้องการความคมชัดของดัชนีแนวดิ่งสูง ตัวอย่างเช่นหากคุณพยายามสร้าง coupler ตะแกรงในท่อนำคลื่น inp ทั่วไปแสงจะรั่วไหลลงไปในพื้นผิวโดยตรงแทนที่จะถูกปล่อยออกมาในแนวตั้งเนื่องจากท่อนำคลื่นตะแกรงมีดัชนีการหักเหของแสงเฉลี่ยต่ำกว่าพื้นผิว เพื่อให้มันทำงานใน INP วัสดุจะต้องขุดใต้ตะแกรงเพื่อระงับดังแสดงในรูปที่ 1B

รูปที่ 1: การเปล่งแสงแบบหนึ่งมิติหนึ่งในซิลิกอน (A) และ INP (B) ใน (a), สีเทาและสีฟ้าอ่อนแสดงถึงซิลิคอนและซิลิกาตามลำดับ ใน (b), สีแดงและสีส้มเป็นตัวแทนของ Ingaasp และ INP ตามลำดับ ตัวเลข (c) และ (d) เป็นภาพกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน (SEM) ของตัวเชื่อมต่อ coupler coupler cantilever แบบ inp

องค์ประกอบสำคัญอีกอย่างหนึ่งคือตัวแปลงขนาดสปอต (SSC) ระหว่างไฟล์ท่อนำคลื่นแสงและเส้นใยซึ่งแปลงโหมดประมาณ 0.5 × 1 μm2ในท่อนำคลื่นซิลิกอนเป็นโหมดประมาณ 10 × 10 μm2ในเส้นใย วิธีการทั่วไปคือการใช้โครงสร้างที่เรียกว่าผกผันเรียวซึ่งมีท่อนำคลื่นค่อยๆแคบลงเป็นปลายเล็ก ๆ ซึ่งส่งผลให้มีการขยายตัวอย่างมีนัยสำคัญของเกี่ยวกับแสงแพตช์โหมด โหมดนี้สามารถจับได้ด้วยท่อนำคลื่นแก้วที่แขวนลอยดังแสดงในรูปที่ 2 ด้วย SSC ดังกล่าวการสูญเสียการมีเพศสัมพันธ์น้อยกว่า 1.5dB ทำได้อย่างง่ายดาย

รูปที่ 2: ตัวแปลงขนาดรูปแบบสำหรับท่อนำคลื่นซิลิคอนลวด วัสดุซิลิคอนก่อตัวเป็นโครงสร้างกรวยผกผันภายในท่อนำคลื่นแก้วแขวนลอย สารตั้งต้นของซิลิกอนถูกจารึกไว้ใต้ท่อนำคลื่นแก้วแขวนลอย

ส่วนประกอบที่สำคัญพาสซีฟคือตัวแยกลำแสงโพลาไรเซชัน ตัวอย่างบางส่วนของตัวแยกโพลาไรเซชันแสดงในรูปที่ 3 ครั้งแรกคือเครื่องวัดอินเตอร์เฟอโรมิเตอร์ Mach-zender (MZI) ที่แขนแต่ละข้างมี birefringence ที่แตกต่างกัน ประการที่สองคือ coupler ทิศทางที่เรียบง่าย รูปทรง birefringence ของท่อนำคลื่นลวดซิลิกอนทั่วไปสูงมากดังนั้นแสงโพลาไรซ์แม่เหล็ก (TM) ตามขวางสามารถเข้ากันได้อย่างเต็มที่ในขณะที่แสงโพลาไรซ์ไฟฟ้า (TE) ขวาง (TE) สามารถแยกออกได้ ที่สามคือตัวเชื่อมต่อตะแกรงซึ่งมีเส้นใยวางไว้ที่มุมเพื่อให้แสงโพลาไรซ์เทอร์ถูกคู่ในทิศทางเดียวและแสงโพลาไรซ์ TM จะถูกรวมเข้าด้วยกันในอีกทิศทางหนึ่ง ที่สี่เป็นตัวเชื่อมต่อตะแกรงสองมิติ โหมดไฟเบอร์ที่มีสนามไฟฟ้าตั้งฉากกับทิศทางของการแพร่กระจายของท่อนำคลื่นจะถูกรวมเข้ากับท่อนำคลื่นที่สอดคล้องกัน เส้นใยสามารถเอียงและเชื่อมต่อกับท่อนำคลื่นสองตัวหรือตั้งฉากกับพื้นผิวและเชื่อมต่อกับท่อนำคลื่นสี่ตัว ข้อได้เปรียบที่เพิ่มขึ้นของข้อต่อตะแกรงสองมิติคือพวกเขาทำหน้าที่เป็น rotators โพลาไรเซชันซึ่งหมายความว่าแสงทั้งหมดบนชิปมีโพลาไรเซชันเดียวกัน แต่มีการใช้โพลาไรซ์แบบมุมฉากสองตัวในเส้นใย

รูปที่ 3: ตัวแยกโพลาไรเซชันหลายตัว