Piifotoniikkapassiiviset komponentit
Piifotoniikassa on useita keskeisiä passiivisia komponentteja. Yksi näistä on pintaemittoiva hilakytkin, kuten kuvassa 1A on esitetty. Se koostuu aaltojohtimessa olevasta voimakkaasta hilasta, jonka jakso on suunnilleen yhtä suuri kuin aaltojohtimessa olevan valoaallon aallonpituus. Tämä mahdollistaa valon lähettämisen tai vastaanottamisen kohtisuorassa pintaan nähden, mikä tekee siitä ihanteellisen kiekkotason mittauksiin ja/tai kuituun kytkemiseen. Hilakytkimet ovat piifotoniikassa jossain määrin ainutlaatuisia siinä mielessä, että ne vaativat suurta pystysuuntaista kontrastia. Esimerkiksi jos yrität tehdä hilakytkimen tavanomaiseen InP-aaltojohtimeen, valo vuotaa suoraan substraattiin sen sijaan, että se emittoituisi pystysuunnassa, koska hila-aaltojohtimella on alhaisempi keskimääräinen taitekerroin kuin substraatilla. Jotta se toimisi InP:ssä, hilan alle on kaivettava materiaalia sen ripustamiseksi, kuten kuvassa 1B on esitetty.
Kuva 1: Piistä (A) ja InP:stä (B) valmistetut pintaemittoivat yksiulotteiset hilakytkimet. Kuvassa (A) harmaa ja vaaleansininen edustavat vastaavasti piitä ja piidioksidia. Kuvassa (B) punainen ja oranssi edustavat InGaAsP:tä ja InP:tä. Kuvat (C) ja (D) ovat pyyhkäisyelektronimikroskooppikuvia (SEM) InP:stä ripustetusta ulokepalkkihilakytkimestä.
Toinen keskeinen komponentti on pistekoon muunnin (SSC)optinen aaltojohdinja kuitu, joka muuntaa piijohteessa olevan noin 0,5 × 1 μm2:n moodin noin 10 × 10 μm2:n moodiksi kuidussa. Tyypillinen lähestymistapa on käyttää käänteiseksi kartioksi kutsuttua rakennetta, jossa aaltojohdin kapenee vähitellen pieneksi kärjeksi, mikä johtaa merkittävään laajenemiseenoptinenmoodialue. Tämä moodi voidaan tallentaa lasiaaltojohtimella, kuten kuvassa 2 on esitetty. Tällaisella SSC:llä alle 1,5 dB:n kytkentähäviö saavutetaan helposti.
Kuva 2: Piilanka-aaltojohtimien kuviokoon muunnin. Piimateriaali muodostaa käänteisen kartiomaisen rakenteen lasiaaltojohtimen sisään. Piisubstraatti on syövytetty pois lasiaaltojohtimen alapuolelta.
Keskeinen passiivinen komponentti on polarisaatiosäteenjakaja. Joitakin esimerkkejä polarisaatiojakajista on esitetty kuvassa 3. Ensimmäinen on Mach-Zender-interferometri (MZI), jossa jokaisella haaralla on erilainen kahtaistaittavuus. Toinen on yksinkertainen suuntakytkin. Tyypillisen piilanka-aaltojohteen muotokaksaistaittavuus on erittäin korkea, joten poikittainen magneettinen (TM) polarisoitu valo voidaan kytkeä täysin, kun taas poikittainen sähköinen (TE) polarisoitu valo voidaan lähes irrottaa. Kolmas on hilakytkin, jossa kuitu on sijoitettu kulmaan siten, että TE-polarisoitu valo kytkeytyy yhteen suuntaan ja TM-polarisoitu valo kytkeytyy toiseen suuntaan. Neljäs on kaksiulotteinen hilakytkin. Kuitumoodit, joiden sähkökentät ovat kohtisuorassa aaltojohteen etenemissuuntaan nähden, kytketään vastaavaan aaltojohteeseen. Kuitu voidaan kallistaa ja kytkeä kahteen aaltojohteeseen tai kohtisuorassa pintaan nähden ja kytkeä neljään aaltojohteeseen. Kaksiulotteisten hilakytkimien lisäetuna on, että ne toimivat polarisaatiorotaattoreina, mikä tarkoittaa, että kaikella sirun valolla on sama polarisaatio, mutta kuidussa käytetään kahta ortogonaalista polarisaatiota.
Kuva 3: Useita polarisaatiojakajia.
Julkaisuaika: 16.7.2024