fotónica de siliciocomponentes pasivos
En la fotónica de silicio existen varios componentes pasivos clave. Uno de ellos es un acoplador de rejilla de emisión superficial, como se muestra en la Figura 1A. Consiste en una rejilla robusta en la guía de ondas cuyo periodo es aproximadamente igual a la longitud de onda de la luz en la guía. Esto permite que la luz se emita o reciba perpendicularmente a la superficie, lo que lo hace ideal para mediciones a nivel de oblea y/o acoplamiento a la fibra. Los acopladores de rejilla son algo particulares de la fotónica de silicio, ya que requieren un alto contraste de índice vertical. Por ejemplo, si se intenta fabricar un acoplador de rejilla en una guía de ondas de InP convencional, la luz se filtra directamente al sustrato en lugar de emitirse verticalmente, debido a que la guía de ondas de rejilla tiene un índice de refracción promedio menor que el del sustrato. Para que funcione en el InP, es necesario excavar material debajo de la rejilla para suspenderla, como se muestra en la Figura 1B.
Figura 1: Acopladores de rejilla unidimensionales de emisión superficial en silicio (A) e InP (B). En (A), el gris y el azul claro representan el silicio y la sílice, respectivamente. En (B), el rojo y el naranja representan el InGaAsP y el InP, respectivamente. Las figuras (C) y (D) son imágenes de microscopía electrónica de barrido (MEB) de un acoplador de rejilla de voladizo suspendido de InP.
Otro componente clave es el convertidor de tamaño de punto (SSC) entre elguía de ondas ópticasy la fibra, que convierte un modo de aproximadamente 0,5 × 1 μm2 en la guía de ondas de silicio a un modo de aproximadamente 10 × 10 μm2 en la fibra. Un enfoque típico es utilizar una estructura llamada cono inverso, en la que la guía de ondas se estrecha gradualmente hasta una punta pequeña, lo que resulta en una expansión significativa de laópticoParche de modo. Este modo puede capturarse mediante una guía de ondas de vidrio suspendida, como se muestra en la Figura 2. Con dicha SSC, se logra fácilmente una pérdida de acoplamiento inferior a 1,5 dB.
Figura 2: Convertidor de tamaño de patrón para guías de onda de alambre de silicio. El material de silicio forma una estructura cónica inversa dentro de la guía de onda de vidrio suspendida. El sustrato de silicio se ha eliminado mediante grabado debajo de la guía de onda de vidrio suspendida.
El componente pasivo clave es el divisor de haz polarizador. En la Figura 3 se muestran algunos ejemplos de divisores polarizadores. El primero es un interferómetro de Mach-Zehnder (MZI), donde cada brazo tiene una birrefringencia diferente. El segundo es un acoplador direccional simple. La birrefringencia de forma de una guía de onda de silicio típica es muy alta, por lo que la luz polarizada transversal magnética (TM) se puede acoplar completamente, mientras que la luz polarizada transversal eléctrica (TE) se puede desacoplar casi por completo. El tercero es un acoplador de rejilla, en el que la fibra se coloca en un ángulo tal que la luz polarizada TE se acopla en una dirección y la luz polarizada TM en la otra. El cuarto es un acoplador de rejilla bidimensional. Los modos de fibra cuyos campos eléctricos son perpendiculares a la dirección de propagación de la guía de onda se acoplan a la guía de onda correspondiente. La fibra se puede inclinar y acoplar a dos guías de onda, o perpendicular a la superficie y acoplar a cuatro guías de onda. Una ventaja adicional de los acopladores de rejilla bidimensionales es que actúan como rotadores de polarización, lo que significa que toda la luz en el chip tiene la misma polarización, pero en la fibra se utilizan dos polarizaciones ortogonales.
Figura 3: Divisores de polarización múltiples.
Fecha de publicación: 16 de julio de 2024