مكونات السيليكون الضوئية السلبية

الضوئيات السيليكونالمكونات السلبية

هناك العديد من المكونات السلبية الرئيسية في الضوئيات السيليكون. واحدة من هذه المقرنة صريف التي ينبعث منها السطح، كما هو مبين في الشكل 1A. ويتكون من مقضب قوي في الدليل الموجي الذي تساوي دورته تقريبًا الطول الموجي للموجة الضوئية في الدليل الموجي. وهذا يسمح بإصدار الضوء أو استقباله بشكل عمودي على السطح، مما يجعله مثاليًا لقياسات مستوى الرقاقة و/أو الاقتران بالألياف. تعد قارنات التوصيل الشبكية فريدة إلى حد ما بالنسبة لضوئيات السيليكون من حيث أنها تتطلب تباينًا رأسيًا عاليًا. على سبيل المثال، إذا حاولت إنشاء قارنة توصيل شبكية في دليل موجي InP تقليدي، فإن الضوء يتسرب مباشرة إلى الركيزة بدلاً من انبعاثه عموديًا لأن الدليل الموجي الشبكي يحتوي على متوسط ​​معامل انكسار أقل من الركيزة. لجعله يعمل في InP، يجب حفر المواد أسفل الشبكة لتعليقها، كما هو موضح في الشكل 1B.

الشكل 1: قارنات التوصيل الشبكية أحادية البعد التي ينبعث منها السطح في السيليكون (A) وInP (B). في (أ)، يمثل اللون الرمادي والأزرق الفاتح السيليكون والسيليكا، على التوالي. في (ب)، يمثل اللون الأحمر والبرتقالي InGaAsP وInP، على التوالي. يقوم الشكلان (C) و(D) بمسح صور المجهر الإلكتروني (SEM) لمقرنة شبكية ناتئية معلقة من InP.

مكون رئيسي آخر هو محول الحجم الموضعي (SSC) بينالدليل الموجي البصريوالألياف، التي تحول نمطًا يبلغ حوالي 0.5 × 1 ميكرومتر في الدليل الموجي للسيليكون إلى وضع يبلغ حوالي 10 × 10 ميكرومتر في الألياف. يتمثل النهج النموذجي في استخدام بنية تسمى الاستدقاق العكسي، حيث يضيق الدليل الموجي تدريجيًا 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، يمكن تحقيق خسارة اقتران أقل من 1.5 ديسيبل بسهولة.

الشكل 2: محول حجم النمط لأدلة موجة سلك السيليكون. تشكل مادة السيليكون بنية مخروطية معكوسة داخل الدليل الموجي الزجاجي المعلق. تم حفر الركيزة السيليكونية أسفل الدليل الموجي الزجاجي المعلق.

المكون السلبي الرئيسي هو مقسم شعاع الاستقطاب. تظهر بعض الأمثلة على مقسمات الاستقطاب في الشكل 3. الأول هو مقياس تداخل Mach-Zender (MZI)، حيث يكون لكل ذراع انكسار ثنائي مختلف. والثاني هو مقرنة اتجاهية بسيطة. إن الانكسار الثنائي الشكل لدليل موجي سلك السيليكون النموذجي مرتفع جدًا، لذلك يمكن أن يقترن الضوء المستقطب المغناطيسي المستعرض (TM) بشكل كامل، في حين يمكن فصل الضوء المستقطب الكهربائي المستعرض (TE) تقريبًا. والثالث هو قارنة التوصيل الشبكية، حيث يتم وضع الألياف بزاوية بحيث يقترن الضوء المستقطب TE في اتجاه واحد ويقترن الضوء المستقطب TM في الاتجاه الآخر. والرابع هو مقرنة صريف ثنائي الأبعاد. تقترن أوضاع الألياف التي تكون مجالاتها الكهربائية متعامدة مع اتجاه انتشار الدليل الموجي بالدليل الموجي المقابل. يمكن إمالة الألياف وربطها بمرشدين موجيين، أو بشكل عمودي على السطح وربطها بأربعة أدلة موجية. هناك ميزة إضافية لقارنات التوصيل الشبكية ثنائية الأبعاد وهي أنها تعمل بمثابة دوارات استقطاب، مما يعني أن كل الضوء الموجود على الرقاقة له نفس الاستقطاب، ولكن يتم استخدام استقطابين متعامدين في الألياف.

الشكل 3: مقسمات الاستقطاب المتعددة.