Սիլիկոնային ֆոտոնիկայի պասիվ բաղադրիչներ

Սիլիկոնային ֆոտոնիկապասիվ բաղադրիչներ

Սիլիկոնային ֆոտոնիկայի մեջ կան մի քանի հիմնական պասիվ բաղադրիչներ: Դրանցից մեկը մակերևույթից արտանետվող վանդակաճաղերի կցորդն է, ինչպես ցույց է տրված Նկար 1Ա-ում: Այն բաղկացած է ալիքատարի ուժեղ վանդակաճաղից, որի պարբերությունը մոտավորապես հավասար է ալիքատարի լույսի ալիքի ալիքի երկարությանը: Սա թույլ է տալիս լույսը արտանետվել կամ ստանալ մակերեսին ուղղահայաց՝ դարձնելով այն իդեալական վաֆլի մակարդակի չափումների և/կամ մանրաթելին միանալու համար: Վանդակաճաղերի կցորդիչները որոշակիորեն յուրահատուկ են սիլիցիումային ֆոտոնիկայի համար, քանի որ դրանք պահանջում են բարձր ուղղահայաց ինդեքսային հակադրություն: Օրինակ, եթե դուք փորձում եք ցանցի կցորդ պատրաստել սովորական InP ալիքատարում, լույսը ուղղակիորեն արտահոսում է ենթաշերտի մեջ՝ ուղղահայաց արտանետվելու փոխարեն, քանի որ վանդակաճաղի ալիքատարն ունի ավելի ցածր միջին բեկման ինդեքս, քան ենթաշերտը: Որպեսզի այն աշխատի InP-ում, նյութը պետք է փորվի ցանցի տակ՝ այն կասեցնելու համար, ինչպես ցույց է տրված Նկար 1B-ում:

Նկար 1. մակերևույթից արտանետվող միաչափ վանդակաճաղեր սիլիցիումի (A) և InP (B) մեջ: (A) մեջ մոխրագույնը և բաց կապույտը համապատասխանաբար ներկայացնում են սիլիցիում և սիլիցիում: (B)-ում կարմիրը և նարնջագույնը համապատասխանաբար ներկայացնում են InGaAsP և InP: Նկարները (C) և (D) սկանավորվող էլեկտրոնային մանրադիտակի (SEM) պատկերներ են InP կախովի կոնսերվային ցանցի կցորդիչի:

Մեկ այլ կարևոր բաղադրիչ է կետի չափի փոխարկիչը (SSC) միջևօպտիկական ալիքատարև մանրաթել, որը փոխակերպում է մոտ 0,5 × 1 մկմ2 ռեժիմը սիլիկոնային ալիքատարում մոտ 10 × 10 մկմ2 ռեժիմի մանրաթելում։ Տիպիկ մոտեցումը հակադարձ կոն կոչվող կառուցվածքի օգտագործումն է, որի դեպքում ալիքատարն աստիճանաբար նեղանում է մինչև փոքր ծայրը, ինչը հանգեցնում է ալիքի զգալի ընդլայնմանը:օպտիկականռեժիմի կարկատել: Այս ռեժիմը կարելի է գրավել կախովի ապակյա ալիքատարով, ինչպես ցույց է տրված Նկար 2-ում: Նման SSC-ի դեպքում 1,5 դԲ-ից պակաս միացման կորուստը հեշտությամբ ձեռք է բերվում:

Նկար 2. Կաղապարի չափի փոխարկիչ սիլիկոնային մետաղալարով ալիքատարների համար: Սիլիկոնային նյութը կազմում է հակադարձ կոնաձեւ կառուցվածք կախովի ապակե ալիքատարի ներսում: Սիլիկոնային ենթաշերտը փորագրվել է կախովի ապակե ալիքատարի տակ:

Հիմնական պասիվ բաղադրիչը բևեռացման ճառագայթների բաժանիչն է: Բևեռացման բաժանարարների որոշ օրինակներ ներկայացված են Նկար 3-ում: Առաջինը Mach-Zender ինտերֆերոմետրն է (MZI), որտեղ յուրաքանչյուր թև ունի տարբեր երկբեկում: Երկրորդը պարզ ուղղորդող կցորդիչ է: Տիպիկ սիլիկոնային մետաղալարով ալիքատարի ձևի երկակի կոտրվածքը շատ բարձր է, ուստի լայնակի մագնիսական (TM) բևեռացված լույսը կարող է ամբողջությամբ զուգակցվել, մինչդեռ լայնակի էլեկտրական (TE) բևեռացված լույսը կարող է գրեթե չմիացվել: Երրորդը վանդակաճաղի կցորդն է, որի մեջ մանրաթելը տեղադրվում է անկյան տակ, որպեսզի TE բևեռացված լույսը միացվի մի ուղղությամբ, իսկ TM բևեռացված լույսը միացվի մյուս ուղղությամբ: Չորրորդը երկչափ վանդակաճաղի կցորդիչ է: Օպտիկամանրաթելային ռեժիմները, որոնց էլեկտրական դաշտերը ուղղահայաց են ալիքատարի տարածման ուղղությանը, միացված են համապատասխան ալիքատարին: Մանրաթելը կարող է թեքվել և զուգակցվել երկու ալիքատարների կամ մակերեսին ուղղահայաց և զուգակցվել չորս ալիքատարների հետ: Երկչափ վանդակաճաղերի զուգակցիչների լրացուցիչ առավելությունն այն է, որ նրանք գործում են որպես բևեռացման պտույտներ, ինչը նշանակում է, որ չիպի վրա ամբողջ լույսն ունի նույն բևեռացումը, բայց մանրաթելում օգտագործվում են երկու ուղղանկյուն բևեռացում:

Նկար 3. Բազմաթիվ բևեռացման բաժանիչներ: