Photonique en siliciumcomposants passifs
Il existe plusieurs composants passifs clés dans la photonique en silicium. L'un d'eux est un coupleur de réseau d'écriture en surface, comme le montre la figure 1A. Il se compose d'une forte grille dans le guide d'ondes dont la période est approximativement égale à la longueur d'onde de l'onde lumineuse dans le guide d'onde. Cela permet à la lumière d'être émise ou de reçue perpendiculaire à la surface, ce qui le rend idéal pour les mesures au niveau de la tranche et / ou le couplage à la fibre. Les coupleurs de réseau sont quelque peu uniques à la photonique en silicium en ce qu'ils nécessitent un contraste d'indice vertical élevé. Par exemple, si vous essayez de faire un coupleur de réseau dans un guide d'onde InP conventionnel, la lumière s'échappe directement dans le substrat au lieu d'être émise verticalement parce que le guide d'onde de réseau a un indice de réfraction moyen plus faible que le substrat. Pour le faire fonctionner dans l'INP, le matériau doit être excavé sous le réseau pour le suspendre, comme le montre la figure 1b.
Figure 1: Coupleurs de réseau unidimensionnel émettant une surface dans le silicium (A) et InP (B). Dans (A), le bleu gris et clair représente respectivement le silicium et la silice. Dans (b), le rouge et l'orange représentent respectivement ingaasp et inp. Les figures (C) et (D) sont des images de microscope électronique (SEM) à balayage d'un coupleur de réseau en porte-à-faux en suspension InP.
Un autre composant clé est le convertisseur de taille ponctuelle (SSC) entre leguide d'ondes optiqueet la fibre, qui convertit un mode d'environ 0,5 × 1 μm2 dans le guide d'onde en silicium en un mode d'environ 10 × 10 μm2 dans la fibre. Une approche typique consiste à utiliser une structure appelée le cône inverse, dans lequel le guide d'onde se rétrécit progressivement vers une petite pointe, ce qui entraîne une expansion significative de laoptiquepatch de mode. Ce mode peut être capturé par un guide d'onde en verre en suspension, comme le montre la figure 2. Avec un tel SSC, la perte de couplage inférieure à 1,5 dB est facilement réalisée.
Figure 2: Convertisseur de taille de motif pour les guides d'ondes de fil de silicium. Le matériau de silicium forme une structure conique inverse à l'intérieur du guide d'onde en verre en suspension. Le substrat de silicium a été gravé sous le guide d'onde en verre suspendu.
Le composant passif clé est le séparateur de faisceau de polarisation. Quelques exemples de séparateurs de polarisation sont illustrés à la figure 3. Le premier est un interféromètre Mach-Zender (MZI), où chaque bras a une biréfringence différente. Le second est un coupleur directionnel simple. La biréfringence de forme d'un guide d'onde de fil de silicium typique est très élevée, donc la lumière polarisée magnétique transversale (TM) peut être entièrement couplée, tandis que la lumière polarisée électrique transversale (TE) peut être presque découplée. Le troisième est un coupleur de réseau, dans lequel la fibre est placée à un angle de sorte que la lumière Po polarisée est couplée dans une direction et que la lumière polarisée TM soit couplée dans l'autre. Le quatrième est un coupleur de réseau bidimensionnel. Les modes de fibre dont les champs électriques sont perpendiculaires à la direction de la propagation du guide d'onde sont couplés au guide d'onde correspondant. La fibre peut être inclinée et couplée à deux guides d'ondes, ou perpendiculaires à la surface et couplées à quatre guides d'ondes. Un avantage supplémentaire des coupleurs de réseau bidimensionnel est qu'ils agissent comme des rotateurs de polarisation, ce qui signifie que toute la lumière sur la puce a la même polarisation, mais deux polarisations orthogonales sont utilisées dans la fibre.
Figure 3: plusieurs séparateurs de polarisation.
Temps de poste: juillet 16-2024