اجزای غیرفعال فوتونیک سیلیکون

فوتونیک سیلیکوناجزای غیرفعال

چندین جزء غیرفعال کلیدی در فوتونیک سیلیکون وجود دارد. یکی از آنها یک جفت گریتینگ ساطع کننده سطح است که در شکل 1A نشان داده شده است. از یک توری قوی در موجبر تشکیل شده است که دوره آن تقریباً برابر با طول موج موج نور در موجبر است. این اجازه می دهد تا نور به صورت عمود بر سطح گسیل یا دریافت شود و آن را برای اندازه گیری سطح ویفر و/یا اتصال به فیبر ایده آل می کند. جفت گریتینگ تا حدودی برای فوتونیک سیلیکونی منحصر به فرد است زیرا به کنتراست شاخص عمودی بالایی نیاز دارد. به عنوان مثال، اگر بخواهید یک جفت گریتینگ را در یک موجبر معمولی InP بسازید، نور به جای تابش عمودی مستقیماً به زیرلایه نشت می کند زیرا موجبر گریتینگ دارای ضریب شکست متوسط ​​کمتری نسبت به بستر است. همانطور که در شکل 1B نشان داده شده است، برای اینکه آن در InP کار کند، باید مواد زیر توری حفاری شود تا به حالت تعلیق درآید.

شکل 1: کوپلرهای گریتینگ یک بعدی ساطع کننده 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 جفت گریتینگ معلق InP هستند.

یکی دیگر از اجزای کلیدی مبدل اندازه نقطه (SSC) بینموجبر نوریو فیبر، که حالتی در حدود 0.5 × 1 میکرومتر مربع در موجبر سیلیکونی را به حالتی در حدود 10 × 10 میکرومتر مربع در فیبر تبدیل می کند. یک رویکرد معمولی استفاده از ساختاری به نام مخروطی معکوس است که در آن موجبر به تدریج به یک نوک کوچک باریک می شود که منجر به گسترش قابل توجهی می شود.نوریپچ حالت این حالت همانطور که در شکل 2 نشان داده شده است توسط یک موجبر شیشه ای معلق قابل ثبت است.

شکل 2: مبدل اندازه الگو برای موجبرهای سیم سیلیکونی. مواد سیلیکونی یک ساختار مخروطی معکوس را در داخل موجبر شیشه ای معلق تشکیل می دهد. بستر سیلیکونی در زیر موجبر شیشه ای معلق حک شده است.

جزء غیرفعال کلیدی تقسیم کننده پرتو پلاریزاسیون است. چند نمونه از تقسیم‌کننده‌های پلاریزاسیون در شکل 3 نشان داده شده‌اند. اولین مورد، تداخل‌سنج ماخ زندر (MZI) است، که در آن هر بازو دارای انکسار دوگانه متفاوتی است. دومی یک کوپلر جهت دار ساده است. شکست مضاعف شکل یک موجبر سیم سیلیکونی معمولی بسیار زیاد است، بنابراین نور قطبی شده مغناطیسی عرضی (TM) را می توان به طور کامل جفت کرد، در حالی که نور قطبی شده الکتریکی عرضی (TE) را می توان تقریباً جدا کرد. سومین یک جفت گریتینگ است که در آن فیبر در یک زاویه قرار می گیرد تا نور پلاریزه TE در یک جهت و نور پلاریزه TM در جهت دیگر کوپل شود. چهارمین کوپلر توری دو بعدی است. حالت های فیبری که میدان های الکتریکی آنها عمود بر جهت انتشار موجبر است با موجبر مربوطه جفت می شوند. فیبر را می توان کج کرد و به دو موجبر جفت کرد، یا عمود بر سطح و با چهار موجبر جفت کرد. مزیت افزوده کوپلرهای گریتینگ دو بعدی این است که به عنوان چرخاننده پلاریزاسیون عمل می کنند، به این معنی که تمام نورهای روی تراشه قطبش یکسانی دارند، اما از دو قطبش متعامد در فیبر استفاده می شود.

شکل 3: تقسیم کننده های قطبی چندگانه.