רכיבים פסיביים של פוטוניקה

פוטוניקה סיליקוןרכיבים פסיביים

ישנם כמה רכיבים פסיביים מרכזיים בפוטוניקה סיליקון. אחד מאלה הוא מצמד סורג פולט פנים, כפי שמוצג באיור 1 א. זה מורכב מסורג חזק במדריך הגל שתקופת זה שווה בערך לאורך הגל של גל האור במוצרי הגל. זה מאפשר לפלט או לקבל את האור בניצב לפני השטח, מה שהופך אותו לאידיאלי למדידות ברמת הפליקה ו/או לצימוד לסיבים. מצמדי סורג הם מעט ייחודיים לפוטוניקת הסיליקון בכך שהם דורשים ניגודיות אינדקס אנכית גבוהה. לדוגמה, אם אתה מנסה להכין מצמד סורג במוליך גל מקובל, האור דולף ישירות למצע במקום להיפלט אנכית מכיוון שלמדד הגל הסורג יש מדד שבירה ממוצע נמוך יותר מהמצע. כדי לגרום לזה לעבוד ב- INP, יש לחפור את החומר מתחת לסורג כדי להשעות אותו, כפי שמוצג באיור 1 ב.

איור 1: מצמדי סורג חד-ממדיים פולשים פני השטח בסיליקון (A) ו- INP (B). ב (א), אפור וכחול בהיר מייצגים סיליקון וסיליקה, בהתאמה. ב (ב), אדום וכתום מייצגים את Ingaasp ו- INP, בהתאמה. דמויות (ג) ו- (ד) הן סריקת תמונות מיקרוסקופ אלקטרונים (SEM) של מצמד סורג שלוחה מושעה.

מרכיב מפתח נוסף הוא ממיר גודל הספוט (SSC) ביןגלגלי גל אופטייםוהסיב, שממיר מצב של כ- 0.5 × 1 מיקרומטר 2 במוצרי הגל הסיליקון למצב של כ- 10 × 10 מיקרומטר 2 בסיב. גישה טיפוסית היא להשתמש במבנה הנקרא ההתחדדות ההפוכה, בו מוליך הגל מצמצם בהדרגה לקצה קטן, מה שמביא להתרחבות משמעותית שלאוֹפּטִיתיקון מצב. ניתן לתפוס מצב זה על ידי מוליך גל זכוכית מושעה, כפי שמוצג באיור 2. עם SSC כזה, מושג בקלות אובדן הצימוד של פחות מ- 1.5dB.

איור 2: ממיר גודל התבנית למדריכי גל חוט סיליקון. חומר הסיליקון יוצר מבנה חרוטי הפוך בתוך מוליך גל הזכוכית התלוי. מצע הסיליקון נחרט מתחת למוליך הגל הזכוכית התלוי.

המרכיב הפסיבי העיקרי הוא מפצל קרני הקיטוב. כמה דוגמאות למפצלי קיטוב מוצגים באיור 3. הראשון הוא אינטרפרומטר של Mach-Zender (MZI), כאשר לכל זרוע יש צמצום שונה. השני הוא מצמד כיווני פשוט. הצורה של הצורה של מוליך חוט סיליקון טיפוסי היא גבוהה מאוד, ולכן ניתן לחבר באופן מלא אור רוחבי מגנטי (TM), ואילו אור מקוטב חשמלי רוחבי (TE) יכול להיות כמעט לא נוגד. השלישי הוא מצמד סורג, בו הסיבים ממוקמים בזווית כך שהאור הקוטב של TE משודך בכיוון אחד ואור מקוטב TM משודך באחר. הרביעי הוא מצמד סורג דו ממדי. מצבי סיבים ששדות החשמל שלהם בניצב לכיוון התפשטות מוליך הגל משולבים למוצרי הגל המתאימים. ניתן להטות את הסיבים ולחבר לשני מדריכי גל, או בניצב לפני השטח ולצמוד לארבעה מדריכי גל. יתרון נוסף של מצמדי סורג דו-ממדיים הוא שהם פועלים כמסבבי קיטוב, כלומר שלכל האור על השבב יש את אותו הקיטוב, אך שני קיטוב אורתוגונלי משמשים בסיב.

איור 3: מפצלי קיטוב מרובים.