المكونات السلبية السيليكون الضوئية

السيليكون الضوئيالمكونات السلبية

هناك العديد من المكونات السلبية الرئيسية في الضوئية السيليكون. واحد من هذه هو مقرن صريف ينبعث منه السطح ، كما هو مبين في الشكل 1 أ. وهو يتألف من صريف قوي في الدليل الموجي الذي تصل دورته تقريبًا إلى الطول الموجي للموجة الخفيفة في الدليل الموجي. يتيح ذلك انبعاث الضوء أو استلامه بشكل عمودي على السطح ، مما يجعله مثاليًا للقياسات على مستوى الويفر و/أو اقتران للألياف. مقرنات الصرف الصحي فريدة من نوعها إلى حد ما لفوتونيات السيليكون من حيث أنها تتطلب تباين فهرس رأسي عالي. على سبيل المثال ، إذا حاولت إنشاء مقرنة صريف في دليل موجي INP التقليدي ، فإن الضوء يتسرب مباشرة إلى الركيزة بدلاً من الانبعاث رأسياً لأن الدليل الموجي الشريطي له مؤشر انكسار متوسط ​​أقل من الركيزة. لجعلها تعمل في INP ، يجب حفر المواد أسفل الصريف لتعليقها ، كما هو مبين في الشكل 1 ب.

الشكل 1: مقرنات صريف أحادية البعد في السطح في السيليكون (A) و INP (B). في (أ) ، يمثل اللون الأزرق الرمادي والفاتح السيليكون والسيليكا ، على التوالي. في (ب) ، يمثل الأحمر والبرتقالي إنغا و INP ، على التوالي. الشكلان (ج) و (د) هو فحص صور المجهر الإلكتروني (SEM) لمقانة صريف ناتئة معلقة INP.

مكون مفتاح آخر هو محول الحجم الفوري (SSC) بيندليل الموجة البصريةوالألياف ، التي تحول وضع حوالي 0.5 × 1 μM2 في دليل الموجة السيليكون إلى وضع حوالي 10 × 10 ميكروم 2 في الألياف. النهج النموذجي هو استخدام بنية تسمى التفتاك العكسي ، حيث يضيق الدليل الموجي تدريجياً إلى طرف صغير ، مما يؤدي إلى توسع كبير فيبصريتصحيح الوضع. يمكن التقاط هذا الوضع بواسطة دليل موجي زجاجي معلق ، كما هو موضح في الشكل 2. مع مثل هذا SSC ، يتم تحقيق فقدان الاقتران الذي يقل عن 1.5 ديسيبل بسهولة.

الشكل 2: محول حجم النمط لأدلة موجات سلك السيليكون. تشكل مادة السيليكون هيكل مخروطي عكسي داخل الدليل الموجي الزجاجي المعلق. تم حفر الركيزة السيليكون تحت الدليل الموجي الزجاجي المعلق.

المكون السلبي الرئيسي هو تقسيم شعاع الاستقطاب. يتم عرض بعض الأمثلة على تقسيم الاستقطاب في الشكل 3. الأول هو مقياس التداخل بين Mach-Zender (MZI) ، حيث يكون لكل ذراع اندماج مختلف. والثاني هو مقرنة اتجاهية بسيطة. إن انحراف الشكل من دليل سلك السيليكون النموذجي مرتفع للغاية ، لذلك يمكن أن يكون الضوء المستقطب المغناطيسي المستعرض (TM) مقترنًا بالكامل ، في حين أن الضوء المستقطب الكهربائي المستعرض (TE) يمكن أن يكون غير منفذ تقريبًا. والثالث هو مقرنة صريف ، حيث يتم وضع الألياف بزاوية بحيث يتم اقتران الضوء المستقطب في اتجاه واحد ويقترن الضوء المستقطب TM في الآخر. الرابع هو مقرن صريف ثنائي الأبعاد. تقترن أوضاع الألياف التي تكون حقولها الكهربائية عموديًا على اتجاه انتشار الدليل الموجي إلى الدليل الموجي المقابل. يمكن إمالة الألياف والاقتران مع مرشدين موجيين ، أو عموديًا على السطح ويقترن بأربعة أدلة موجية. تتمثل ميزة إضافية في مقرنات الصريف ثنائية الأبعاد في أنها تعمل كدوارات استقطاب ، مما يعني أن كل الضوء على الشريحة له نفس الاستقطاب ، ولكن يتم استخدام اثنين من الاستقطاب المتعامد في الألياف.

الشكل 3: انقسامات الاستقطاب المتعددة.