اجزای منفعل فوتونیک سیلیکون

عکسبرداریاجزای منفعل

چندین مؤلفه اصلی منفعل در فوتونیک سیلیکون وجود دارد. یکی از این موارد ، یک کوپلر گریتینگ سطح ، همانطور که در شکل 1A نشان داده شده است. این شامل یک توری قوی در موجبر است که دوره آن تقریباً برابر با طول موج موج نور در موجبر است. این اجازه می دهد تا نور از سطح عمود بر سطح ساطع یا دریافت شود ، و آن را برای اندازه گیری های سطح ویفر و/یا اتصال به فیبر ایده آل می کند. کوپلرهای توری تا حدودی برای فوتونیک سیلیکون منحصر به فرد هستند زیرا به کنتراست شاخص عمودی بالا نیاز دارند. به عنوان مثال ، اگر سعی می کنید یک اتصال دهنده توری را در یک موجبر INP معمولی بسازید ، نور به جای اینکه به صورت عمودی ساطع شود ، مستقیماً وارد بستر می شود زیرا موجبر گریت دارای ضریب شکست متوسط ​​پایین تر از بستر است. برای کار کردن در INP ، مواد باید در زیر توری حفاری شوند تا آن را به حالت تعلیق درآورد ، همانطور که در شکل 1B نشان داده شده است.

شکل 1: کوپلرهای توری یک بعدی در سیلیکون (A) و INP (B). در (الف) ، خاکستری و آبی روشن به ترتیب سیلیکون و سیلیس را نشان می دهد. در (ب) ، قرمز و نارنجی به ترتیب INGAASP و INP را نشان می دهند. شکل (ج) و (د) تصاویر میکروسکوپ الکترونی (SEM) از یک کوپلر توری کانتیلور معلق INP هستند.

یکی دیگر از مؤلفه های کلیدی مبدل اندازه (SSC) بینموجبر نوریو فیبر ، که یک حالت در حدود 1 0.5 میکرومتر در موج سیلیکون را به حالت حدود 10 μ 10 میکرومتر در فیبر تبدیل می کند. یک رویکرد معمولی استفاده از ساختاری به نام Taper معکوس است که در آن موجبر به تدریج به یک نوک کوچک باریک می شود ، که منجر به گسترش قابل توجهی ازنوریپچ حالت. این حالت را می توان با یک موجبر شیشه ای معلق ضبط کرد ، همانطور که در شکل 2 نشان داده شده است. با چنین SSC ، از دست دادن جفت کمتر از 1.5dB به راحتی حاصل می شود.

شکل 2: مبدل اندازه الگوی برای موجبرهای سیم سیلیکون. ماده سیلیکون یک ساختار مخروطی معکوس را در داخل موجبر شیشه معلق تشکیل می دهد. بستر سیلیکون در زیر موجبر شیشه معلق قرار گرفته است.

مؤلفه اصلی منفعل تقسیم کننده پرتو قطبش است. برخی از نمونه های تقسیم کننده قطبش در شکل 3 نشان داده شده است. اولین مورد تداخل سنج ماچ و زرنگ (MZI) است ، که در آن هر بازو دارای نقص متفاوتی است. مورد دوم یک کوپلر جهت دار ساده است. نقص شکل یک موجبر سیم سیلیکون معمولی بسیار زیاد است ، بنابراین نور قطبی مغناطیسی عرضی (TM) می تواند به طور کامل همراه باشد ، در حالی که نور قطبی (TE) عرضی (TE) می تواند تقریباً غیرقابل استفاده باشد. سوم یک کوپلر توری است که در آن فیبر با زاویه ای قرار می گیرد تا نور قطبی TE در یک جهت همراه باشد و نور قطبی TM در طرف دیگر همراه باشد. چهارم یک کوپلر توری دو بعدی است. حالت های فیبر که میدان الکتریکی آنها عمود بر جهت انتشار موجبر است با موجبر مربوطه همراه هستند. فیبر را می توان کج و با دو موجبر یا عمود بر سطح و یا به چهار موجبر همراه کرد. یک مزیت اضافی از جفت های دو بعدی توری این است که آنها به عنوان روتاتورهای قطبی سازی عمل می کنند ، به این معنی که تمام نور روی تراشه دارای قطبش یکسان است ، اما دو قطبش متعامد در فیبر استفاده می شود.

شکل 3: تقسیم کننده های قطبی چندگانه.