Fotónica de siliciocomponentes pasivos
Existen varios componentes pasivos clave en la fotónica de silicio. Uno de ellos es un acoplador de rejilla de emisión superficial, como se muestra en la Figura 1A. Consiste en una potente rejilla en la guía de ondas cuyo período es aproximadamente igual a la longitud de onda de la luz en la guía de ondas. Esto permite que la luz se emita o reciba perpendicularmente a la superficie, lo que la hace ideal para mediciones a nivel de oblea o para el acoplamiento a la fibra. Los acopladores de rejilla son, en cierto modo, exclusivos de la fotónica de silicio, ya que requieren un alto contraste de índice vertical. Por ejemplo, si se intenta crear un acoplador de rejilla en una guía de ondas de InP convencional, la luz se filtra directamente al sustrato en lugar de emitirse verticalmente, ya que la guía de ondas de rejilla tiene un índice de refracción promedio menor que el del sustrato. Para que funcione en el InP, se debe 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 InGaAsP e InP, respectivamente. Las figuras (C) y (D) son imágenes de microscopio electrónico de barrido (MEB) de un acoplador de rejilla en 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 consiste en utilizar una estructura denominada conicidad inversa, en la que la guía de ondas se estrecha gradualmente hasta una pequeña punta, 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 un SSC de este tipo, se consigue 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 silicio forma una estructura cónica inversa dentro de la guía de onda de vidrio suspendida. El sustrato de silicio se ha grabado bajo la guía de onda de vidrio suspendida.
El componente pasivo clave es el divisor de haz de polarización. Algunos ejemplos de divisores 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 birrefringencia de forma de una guía de onda de hilo de silicio típica es muy alta, por lo que la luz polarizada magnética transversal (TM) puede estar completamente acoplada, mientras que la luz polarizada eléctrica transversal (TE) puede estar casi desacoplada. El tercero es un acoplador de rejilla, en el que la fibra se coloca en un ángulo para que la luz polarizada TE se acople 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 puede inclinarse 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 se utilizan dos polarizaciones ortogonales en la fibra.
Figura 3: Divisores de polarización múltiples.
Hora de publicación: 16 de julio de 2024