فوتونيات السيليكونالمكونات السلبية
هناك العديد من المكونات السلبية الرئيسية في فوتونيات السيليكون. أحدها هو مُقرن شبكي باعث للسطح، كما هو موضح في الشكل 1أ. يتكون هذا المُقرن من شبكة قوية في الدليل الموجي، تساوي فترتها تقريبًا طول موجة الضوء في الدليل الموجي. يسمح هذا بانبعاث الضوء أو استقباله عموديًا على السطح، مما يجعله مثاليًا لقياسات مستوى الرقاقة و/أو الاقتران بالألياف. تتميز مُقرنات الشبكة بخصائص فريدة إلى حد ما في فوتونيات السيليكون، حيث تتطلب تباينًا رأسيًا عاليًا. على سبيل المثال، إذا حاولت صنع مُقرن شبكي في دليل موجي تقليدي من نوع InP، فإن الضوء يتسرب مباشرةً إلى الركيزة بدلاً من انبعاثه رأسيًا لأن دليل الموجة الشبكي له معامل انكسار متوسط أقل من الركيزة. لجعله يعمل في InP، يجب حفر مادة أسفل الشبكة لتعليقها، كما هو موضح في الشكل 1ب.
الشكل 1: مُقرِّنات شبكية أحادية البعد مُشعّة للسطح مصنوعة من السيليكون (أ) وInP (ب). في (أ)، يُمثل اللون الرمادي والأزرق الفاتح السيليكون والسيليكا على التوالي. في (ب)، يُمثل اللونان الأحمر والبرتقالي InGaAsP وInP على التوالي. الشكلان (ج) و(د) هما صورتان مُلتقطتان بالمجهر الإلكتروني الماسح (SEM) لمُقرِّن شبكي مُعلق مُعلق من InP.
المكون الرئيسي الآخر هو محول حجم البقعة (SSC) بينالدليل الموجي البصريوالألياف، التي تُحوّل نمطًا يبلغ حوالي 0.5 × 1 ميكرومتر مربع في موجه السيليكون إلى نمط يبلغ حوالي 10 × 10 ميكرومتر مربع في الألياف. النهج المُتبع هو استخدام بنية تُسمى المخروط العكسي، حيث يضيق موجه الموجة تدريجيًا إلى طرف صغير، مما يؤدي إلى تمدد كبير فيبصريرقعة الوضع. يمكن التقاط هذا الوضع بواسطة موجه زجاجي معلق، كما هو موضح في الشكل 2. باستخدام مثل هذا النظام، يمكن تحقيق خسارة اقتران أقل من 1.5 ديسيبل بسهولة.
الشكل ٢: محول حجم النمط لموجهات الموجات السلكية السيليكونية. تُشكل مادة السيليكون هيكلًا مخروطيًا معكوسًا داخل موجه الموجات الزجاجي المُعلق. وقد نُحتت طبقة السيليكون أسفل موجه الموجات الزجاجي المُعلق.
المكون السلبي الرئيسي هو مقسم حزمة الاستقطاب. تظهر بعض أمثلة مقسمات الاستقطاب في الشكل 3. الأول هو مقياس تداخل ماخ-زيندر (MZI)، حيث يكون لكل ذراع انكسار مزدوج مختلف. الثاني هو مقرن اتجاهي بسيط. يكون الانكسار المزدوج الشكلي لدليل موجي سلكي سيليكوني نموذجي مرتفعًا جدًا، لذلك يمكن اقتران الضوء المستقطب المغناطيسي المستعرض (TM) بالكامل، بينما يمكن فصل الضوء المستقطب الكهربائي المستعرض (TE) تقريبًا. الثالث هو مقرن شبكي، حيث يتم وضع الألياف بزاوية بحيث يقترن الضوء المستقطب المغناطيسي المستعرض (TE) في اتجاه واحد ويقترن الضوء المستقطب الكهربائي المستعرض (TM) في الاتجاه الآخر. الرابع هو مقرن شبكي ثنائي الأبعاد. يتم اقتران أوضاع الألياف التي تكون مجالاتها الكهربائية عمودية على اتجاه انتشار الدليل الموجي بالدليل الموجي المقابل. يمكن إمالة الألياف واقترانها بدليلين موجيين، أو عموديًا على السطح واقترانها بأربعة أدلة موجية. الميزة الإضافية لموصلات الشبكة ثنائية الأبعاد هي أنها تعمل كمدورات استقطاب، مما يعني أن كل الضوء الموجود على الشريحة له نفس الاستقطاب، ولكن يتم استخدام استقطابين متعامدين في الألياف.
الشكل 3: مقسمات الاستقطاب المتعددة.
وقت النشر: ١٦ يوليو ٢٠٢٤