فوتونیک سیلیکونیاجزای غیرفعال
چندین جزء غیرفعال کلیدی در فوتونیک سیلیکونی وجود دارد. یکی از این اجزا، کوپلر توری گسیلنده از سطح است که در شکل 1A نشان داده شده است. این کوپلر از یک توری قوی در موجبر تشکیل شده است که دوره آن تقریباً برابر با طول موج موج نور در موجبر است. این امر باعث می‌شود که نور عمود بر سطح ساطع یا دریافت شود و آن را برای اندازه‌گیری‌های سطح ویفر و/یا اتصال به فیبر ایده‌آل می‌کند. کوپلرهای توری تا حدودی در فوتونیک سیلیکونی منحصر به فرد هستند زیرا به کنتراست ضریب عمودی بالایی نیاز دارند. به عنوان مثال، اگر سعی کنید یک کوپلر توری در یک موجبر InP معمولی بسازید، نور به جای اینکه به صورت عمودی ساطع شود، مستقیماً به زیرلایه نشت می‌کند زیرا موجبر توری ضریب شکست متوسط کمتری نسبت به زیرلایه دارد. برای اینکه در InP کار کند، باید ماده‌ای در زیر توری حفر شود تا آن را معلق نگه دارد، همانطور که در شکل 1B نشان داده شده است.
شکل 1: کوپلر توری یک بعدی گسیلنده از سطح در سیلیکون (A) و InP (B). در (A)، خاکستری و آبی روشن به ترتیب نشان دهنده سیلیکون و سیلیس هستند. در (B)، قرمز و نارنجی به ترتیب نشان دهنده InGaAsP و InP هستند. شکل‌های (C) و (D) تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) از یک کوپلر توری معلق InP هستند.
یکی دیگر از اجزای کلیدی، مبدل اندازه نقطه‌ای (SSC) بین ... است.موجبر نوریو فیبر، که مدی حدود 0.5 × 1 میکرومتر مربع در موجبر سیلیکونی را به مدی حدود 10 × 10 میکرومتر مربع در فیبر تبدیل می‌کند. یک رویکرد معمول، استفاده از ساختاری به نام مخروط معکوس است که در آن موجبر به تدریج به یک نوک کوچک باریک می‌شود که منجر به انبساط قابل توجه موجبر می‌شود.نوریوصله مد. این مد را می‌توان توسط یک موجبر شیشه‌ای معلق، همانطور که در شکل 2 نشان داده شده است، دریافت کرد. با چنین موجبر SSC، تلفات کوپلینگ کمتر از 1.5 دسی‌بل به راحتی قابل دستیابی است.
شکل ۲: مبدل اندازه الگو برای موجبرهای سیمی سیلیکونی. ماده سیلیکونی یک ساختار مخروطی معکوس را درون موجبر شیشه‌ای معلق تشکیل می‌دهد. زیرلایه سیلیکونی در زیر موجبر شیشه‌ای معلق حکاکی شده است.
جزء غیرفعال کلیدی، تقسیم‌کننده پرتو قطبش است. چند نمونه از تقسیم‌کننده‌های قطبش در شکل 3 نشان داده شده است. اولی تداخل‌سنج ماخ-زندر (MZI) است که در آن هر بازو دوشکستی متفاوتی دارد. دومی یک کوپلر جهت‌دار ساده است. دوشکستی شکلی یک موجبر سیم سیلیکونی معمولی بسیار بالا است، بنابراین نور قطبی‌شده مغناطیسی عرضی (TM) می‌تواند به طور کامل تزویج شود، در حالی که نور قطبی‌شده الکتریکی عرضی (TE) می‌تواند تقریباً بدون تزویج باشد. سومی یک کوپلر توری است که در آن فیبر در زاویه‌ای قرار می‌گیرد به طوری که نور قطبی‌شده TE در یک جهت و نور قطبی‌شده TM در جهت دیگر تزویج می‌شود. چهارمی یک کوپلر توری دوبعدی است. حالت‌های فیبر که میدان‌های الکتریکی آنها عمود بر جهت انتشار موجبر است، به موجبر مربوطه تزویج می‌شوند. فیبر را می‌توان کج کرد و به دو موجبر تزویج کرد، یا عمود بر سطح و به چهار موجبر تزویج کرد. یک مزیت اضافه‌ی کوپلرهای توری دوبعدی این است که آنها به عنوان چرخاننده‌های قطبش عمل می‌کنند، به این معنی که تمام نور روی تراشه قطبش یکسانی دارد، اما دو قطبش متعامد در فیبر استفاده می‌شود.
شکل ۳: تقسیم‌کننده‌های قطبش چندگانه.
زمان ارسال: ۱۶ ژوئیه ۲۰۲۴