Fotónica de siliciocomponentes pasivos
Hay varios componentes pasivos clave en la fotónica de silicio. Uno de estos es un acoplador de rejilla emisora de superficie, como se muestra en la Figura 1A. Consiste en una fuerte rejilla en la guía de onda cuyo período es aproximadamente igual a la longitud de onda de la onda de luz en la guía de onda. Esto permite que la luz se emita o reciba perpendicular a la superficie, lo que la hace ideal para mediciones y/o acoplamiento a nivel de oblea a la fibra. Los acopladores de rejilla son algo exclusivos de la fotónica de silicio en el sentido de que requieren un alto contraste de índice vertical. Por ejemplo, si intenta hacer un acoplador de rejilla en una guía de onda INP convencional, la luz se filtra directamente en el sustrato en lugar de emitirse verticalmente porque la guía de onda de rejilla tiene un índice de refracción promedio más bajo que el sustrato. Para que funcione en el INP, el material debe excavarse debajo de la rejilla para suspenderla, como se muestra en la Figura 1b.
Figura 1: acopladores de rejilla unidimensionales emisores de superficie en silicio (A) e INP (B). En (a), el gris y el azul claro representan silicio y sílice, respectivamente. En (b), el rojo y el naranja representan Ingaasp e INP, respectivamente. Las figuras (c) y (d) son imágenes de microscopio electrónico de barrido (SEM) de un acoplador de rejilla en voladizo suspendido INP.
Otro componente clave es el convertidor de tamaño de mancha (SSC) entre elguía de onda ópticay la fibra, que convierte un modo de aproximadamente 0.5 × 1 μm2 en la guía de onda de silicio en un modo de aproximadamente 10 × 10 μm2 en la fibra. Un enfoque típico es usar una estructura llamada contagia inversa, en la que la guía de ondas se estrecha gradualmente en una pequeña punta, lo que resulta en una expansión significativa delópticoparche de modo. Este modo puede ser capturado por una guía de onda de vidrio suspendida, como se muestra en la Figura 2. Con tal SSC, la pérdida de acoplamiento de menos de 1.5dB se logra fácilmente.
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 grabado debajo de la guía de onda de vidrio suspendida.
El componente pasivo clave es el divisor del haz de polarización. Algunos ejemplos de divididores de polarización se muestran en la Figura 3. El primero es un interferómetro Mach-Zender (MZI), donde cada brazo tiene una birrefringencia diferente. El segundo es un acoplador direccional simple. La forma birrefringencia de una guía de onda de alambre de silicio típica es muy alta, por lo que la luz polarizada magnética (TM) transversal puede estar completamente acoplada, mientras que la luz polarizada eléctrica (TE) transversal puede ser casi desacoplada. El tercero es un acoplador de rejilla, en el que la fibra se coloca en un ángulo para que la luz polarizada de TE esté acoplada en una dirección y la luz polarizada TM se acople 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 acoplarse a dos guías de onda, o perpendicular a la superficie y acoplarse 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 dos polarizaciones ortogonales se usan en la fibra.
Figura 3: Splitters de polarización múltiple.
Tiempo de publicación: julio-16-2024