Սիլիկոնային ֆոտոնիկայի պասիվ բաղադրիչներ

Սիլիկոնային ֆոտոնիկապասիվ բաղադրիչներ

Սիլիկոնային ֆոտոնիկայում կան մի քանի հիմնական պասիվ բաղադրիչներ: Դրանցից մեկը մակերեսային ճառագայթող ցանցային միակցիչն է, ինչպես ցույց է տրված նկար 1Ա-ում: Այն բաղկացած է ալիքատարի մեջ գտնվող ուժեղ ցանցից, որի պարբերությունը մոտավորապես հավասար է ալիքատարի մեջ գտնվող լուսային ալիքի ալիքի երկարությանը: Սա թույլ է տալիս լույսը ճառագայթել կամ ընդունել մակերեսին ուղղահայաց, ինչը այն իդեալական է դարձնում վաֆլի մակարդակի չափումների և/կամ մանրաթելին միացման համար: Ցանցային միակցիչները որոշ չափով յուրահատուկ են սիլիկոնային ֆոտոնիկայում, քանի որ դրանք պահանջում են բարձր ուղղահայաց ինդեքսի կոնտրաստ: Օրինակ, եթե փորձեք պատրաստել ցանցային միակցիչ սովորական InP ալիքատարում, լույսը անմիջապես ներթափանցում է հիմքի մեջ՝ ուղղահայաց ճառագայթվելու փոխարեն, քանի որ ցանցային ալիքատարն ունի ավելի ցածր միջին բեկման ինդեքս, քան հիմքը: Որպեսզի այն աշխատի InP-ում, նյութը պետք է փորվի ցանցի տակ՝ այն կախելու համար, ինչպես ցույց է տրված նկար 1Բ-ում:

Նկար 1՝ մակերեսային ճառագայթող միաչափ ցանցային միակցիչներ սիլիցիումից (A) և InP-ից (B): (A)-ում մոխրագույնը և բաց կապույտը համապատասխանաբար ներկայացնում են սիլիցիումը և սիլիցիումը: (B)-ում կարմիրը և նարնջագույնը համապատասխանաբար ներկայացնում են InGaAsP-ն և InP-ն: Նկարները (C) և (D) InP կախովի կոնսոլային ցանցային միակցիչի սկանավորող էլեկտրոնային մանրադիտակի (SEM) պատկերներ են:

Մեկ այլ կարևոր բաղադրիչ է կետային չափի փոխարկիչը (SSC)՝օպտիկական ալիքատարև մանրաթելը, որը սիլիցիումային ալիքատարի մոտ 0.5 × 1 մկմ2 մոդան փոխակերպում է մանրաթելի մոտ 10 × 10 մկմ2 մոդի։ Տիպիկ մոտեցում է հակադարձ կոնաձև կառուցվածքի օգտագործումը, որի դեպքում ալիքատարը աստիճանաբար նեղանում է մինչև փոքր ծայր, ինչը հանգեցնում է մանրաթելի զգալի ընդլայնմանը։օպտիկականռեժիմի հատված։ Այս ռեժիմը կարող է գրանցվել կախովի ապակե ալիքատարի միջոցով, ինչպես ցույց է տրված նկար 2-ում։ Նման SSC-ի դեպքում հեշտությամբ կարելի է հասնել 1.5dB-ից պակաս միացման կորստի։

Նկար 2. Սիլիկոնային մետաղալարային ալիքատարերի նախշի չափի փոխարկիչ: Սիլիկոնային նյութը ձևավորում է հակադարձ կոնաձև կառուցվածք կախված ապակե ալիքատարի ներսում: Սիլիկոնային հիմքը փորագրված է կախված ապակե ալիքատարի տակ:

Հիմնական պասիվ բաղադրիչը բևեռացման ճառագայթի բաժանիչն է: Բևեռացման բաժանիչների որոշ օրինակներ ներկայացված են նկար 3-ում: Առաջինը Մախ-Զենդերի ինտերֆերոմետրն է (MZI), որտեղ յուրաքանչյուր թև ունի տարբեր կրկնակի բեկում: Երկրորդը պարզ ուղղորդված միակցիչ է: Սովորական սիլիկոնային մետաղալարային ալիքատարի ձևի կրկնակի բեկումը շատ բարձր է, ուստի լայնակի մագնիսական (TM) բևեռացված լույսը կարող է լիովին միացվել, մինչդեռ լայնակի էլեկտրական (TE) բևեռացված լույսը կարող է գրեթե անջատվել: Երրորդը ցանցային միակցիչ է, որտեղ մանրաթելը տեղադրված է այնպիսի անկյան տակ, որ TE բևեռացված լույսը միացված է մեկ ուղղությամբ, իսկ TM բևեռացված լույսը՝ մյուս: Չորրորդը երկչափ ցանցային միակցիչ է: Մանրաթելային ռեժիմները, որոնց էլեկտրական դաշտերը ուղղահայաց են ալիքատարի տարածման ուղղությանը, միացված են համապատասխան ալիքատարին: Մանրաթելը կարող է թեքվել և միացվել երկու ալիքատարի, կամ ուղղահայաց մակերեսին և միացվել չորս ալիքատարի: Երկչափ ցանցային միակցիչների լրացուցիչ առավելությունն այն է, որ դրանք գործում են որպես բևեռացման պտտիչներ, ինչը նշանակում է, որ չիպի վրա գտնվող բոլոր լույսերն ունեն նույն բևեռացումը, բայց մանրաթելում օգտագործվում են երկու օրթոգոնալ բևեռացումներ։

Նկար 3. Բազմակի բևեռացման բաժանիչներ։