სილიკონის ფოტონიკის პასიური კომპონენტები

სილიკონის ფოტონიკაპასიური კომპონენტები

სილიკონის ფოტონიკაში რამდენიმე ძირითადი პასიური კომპონენტია. ერთ-ერთი მათგანია ზედაპირულად გამოსხივებადი ბადისებრი შემაერთებელი, როგორც ეს ნაჩვენებია ნახაზ 1A-ზე. ის შედგება ტალღგამტარში არსებული ძლიერი ბადისგან, რომლის პერიოდი დაახლოებით ტოლია ტალღგამტარში სინათლის ტალღის სიგრძისა. ეს საშუალებას იძლევა, სინათლე გამოისხივოს ან მიიღოს ზედაპირის პერპენდიკულარულად, რაც მას იდეალურს ხდის ვაფლის დონის გაზომვისთვის და/ან ბოჭკოსთან შეერთებისთვის. ბადისებრი შემაერთებლები გარკვეულწილად უნიკალურია სილიკონის ფოტონიკისთვის, რადგან ისინი მოითხოვენ მაღალი ვერტიკალური ინდექსის კონტრასტს. მაგალითად, თუ შეეცდებით ბადისებრი შემაერთებლის დამზადებას ჩვეულებრივ InP ტალღგამტარში, სინათლე პირდაპირ ჩაედინება სუბსტრატში ვერტიკალურად გამოსხივების ნაცვლად, რადგან ბადისებრ ტალღგამტარს აქვს უფრო დაბალი საშუალო გარდატეხის ინდექსი, ვიდრე სუბსტრატს. იმისათვის, რომ ის იმუშაოს InP-ში, მასალა უნდა ამოიჭრას ბადის ქვეშ მისი ჩამოსაკიდად, როგორც ეს ნაჩვენებია ნახაზ 1B-ზე.

სურათი 1: ზედაპირულად გამოსხივებადი ერთგანზომილებიანი ბადისებრი შემაერთებლები სილიციუმში (A) და InP-ში (B). (A)-ში ნაცრისფერი და ღია ლურჯი, შესაბამისად, წარმოადგენს სილიციუმს და სილიციუმს. (B)-ში წითელი და ნარინჯისფერი, შესაბამისად, წარმოადგენს InGaAsP-ს და InP-ს. სურათები (C) და (D) წარმოადგენს InP-ის ჩამოკიდებული კონსოლური ბადისებრი შემაერთებლის სკანირების ელექტრონული მიკროსკოპის (SEM) გამოსახულებებს.

კიდევ ერთი მნიშვნელოვანი კომპონენტია წერტილოვანი ზომის გადამყვანი (SSC) შორისოპტიკური ტალღის გამტარიდა ბოჭკო, რომელიც სილიკონის ტალღგამტარში დაახლოებით 0.5 × 1 μm2 მოდას გარდაქმნის ბოჭკოში დაახლოებით 10 × 10 μm2 მოდად. ტიპიური მიდგომაა სტრუქტურის გამოყენება, რომელსაც ინვერსიული კონუსურობა ეწოდება, რომლის დროსაც ტალღგამტარი თანდათან ვიწროვდება პატარა წვერომდე, რაც იწვევს ტალღგამტარის მნიშვნელოვან გაფართოებას.ოპტიკურირეჟიმის პატჩი. ეს რეჟიმის დაფიქსირება შესაძლებელია ჩამოკიდებული მინის ტალღგამტარით, როგორც ეს ნაჩვენებია ნახაზ 2-ზე. ასეთი SSC-ით, შეერთების დანაკარგი 1.5 დბ-ზე ნაკლებია.

სურათი 2: სილიკონის მავთულის ტალღგამტარების ნიმუშის ზომის გადამყვანი. სილიკონის მასალა ქმნის შებრუნებულ კონუსურ სტრუქტურას ჩამოკიდებული მინის ტალღგამტარის შიგნით. სილიკონის სუბსტრატი ამოტვიფრულია ჩამოკიდებული მინის ტალღგამტარის ქვეშ.

ძირითადი პასიური კომპონენტია პოლარიზაციის სხივის გამყოფი. პოლარიზაციის გამყოფების რამდენიმე მაგალითი ნაჩვენებია ნახაზ 3-ში. პირველი არის მახ-ზენდერის ინტერფერომეტრი (MZI), სადაც თითოეულ მკლავს განსხვავებული ორმაგი გარდატეხა აქვს. მეორე არის მარტივი მიმართულებითი შემაერთებელი. ტიპიური სილიკონის მავთულის ტალღგამტარის ფორმის ორმაგი გარდატეხა ძალიან მაღალია, ამიტომ განივი მაგნიტური (TM) პოლარიზებული სინათლის სრულად შეერთება შესაძლებელია, ხოლო განივი ელექტრული (TE) პოლარიზებული სინათლის თითქმის გათიშვა შესაძლებელია. მესამე არის ბადისებრი შემაერთებელი, რომელშიც ბოჭკო მოთავსებულია კუთხით ისე, რომ TE პოლარიზებული სინათლე შეერთდეს ერთი მიმართულებით, ხოლო TM პოლარიზებული სინათლე - მეორე მიმართულებით. მეოთხე არის ორგანზომილებიანი ბადისებრი შემაერთებელი. ბოჭკოვანი რეჟიმები, რომელთა ელექტრული ველები პერპენდიკულარულია ტალღგამტარის გავრცელების მიმართულების მიმართ, შეერთებულია შესაბამის ტალღგამტართან. ბოჭკო შეიძლება იყოს დახრილი და შეერთებული ორ ტალღგამტართან, ან პერპენდიკულარული ზედაპირთან და შეერთებული ოთხ ტალღგამტართან. ორგანზომილებიანი ბადისებრი შემაერთებლების დამატებითი უპირატესობა ის არის, რომ ისინი პოლარიზაციის როტატორების როლს ასრულებენ, რაც იმას ნიშნავს, რომ ჩიპზე ყველა სინათლეს ერთნაირი პოლარიზაცია აქვს, მაგრამ ბოჭკოში გამოიყენება ორი ორთოგონალური პოლარიზაცია.

სურათი 3: მრავალჯერადი პოლარიზაციის გამყოფები.