Àwọn ohun èlò palolo ti Silicon Photonics

Silikoni photonicsawọn ẹya ara ẹrọ alailoye

Ọ̀pọ̀lọpọ̀ àwọn èròjà pàtàkì ló wà nínú silicon photonics. Ọ̀kan lára ​​wọn ni ohun èlò ìfàmọ́ra tí ń jáde lójú ilẹ̀, gẹ́gẹ́ bí a ṣe fihàn nínú Àwòrán 1A. Ó ní ohun èlò ìfàmọ́ra tí ó lágbára nínú ìwé ìtọ́sọ́nà waveguide tí àkókò rẹ̀ dọ́gba pẹ̀lú ìwọ̀n ìgbì iná nínú ìwé ìtọ́sọ́nà waveguide. Èyí ń jẹ́ kí ìmọ́lẹ̀ náà jáde tàbí kí ó gba ní ìdúróṣinṣin sí ojú ilẹ̀, èyí tí ó mú kí ó dára fún àwọn ìwọ̀n ìpele wafer àti/tàbí ìsopọ̀ mọ́ okùn náà. Àwọn ohun èlò ìfàmọ́ra jẹ́ ohun àrà ọ̀tọ̀ sí silicon photonics nítorí pé wọ́n nílò ìyàtọ̀ index vertical gíga. Fún àpẹẹrẹ, tí o bá gbìyànjú láti ṣe ohun èlò ìfàmọ́ra nínú ìwé ìtọ́sọ́nà waveguide InP tí ó wọ́pọ̀, ìmọ́lẹ̀ náà ń yọ́ tààrà sínú substrate dípò kí ó máa jáde ní inaro nítorí pé ìwé ìtọ́sọ́nà waveguide ní ìwọ̀n ìfàmọ́ra tí ó kéré sí substrate náà. Láti jẹ́ kí ó ṣiṣẹ́ nínú ìwé ìtọ́sọ́nà InP, a gbọ́dọ̀ wa ohun èlò náà lábẹ́ ìwé ìtọ́sọ́nà náà láti dá a dúró, gẹ́gẹ́ bí a ṣe fihàn nínú Àwòrán 1B.

Àwòrán 1: àwọn ìsopọ̀ gíláàsì onípele kan tí ń jáde lójú ilẹ̀ ní silicon (A) àti InP (B). Nínú (A), ewé àti àwọ̀ búlúù fẹ́ẹ́rẹ́fẹ́ dúró fún silicon àti silica, lẹ́sẹẹsẹ. Nínú (B), pupa àti osàn dúró fún InGaASP àti InP, lẹ́sẹẹsẹ. Àwọn àwòrán (C) àti (D) ń ṣe àyẹ̀wò àwọn àwòrán electron microscope (SEM) ti ìsopọ̀ gíláàsì cantilever InP tí a dá dúró.

Apakan pataki miiran ni iyipada iwọn-spot-size (SSC) laarinìtọ́sọ́nà ìgbì ojú opitikaàti okùn náà, èyí tí ó yí ọ̀nà tí ó tó 0.5 × 1 μm2 nínú ìtọ́sọ́nà ìwave silicon sí ọ̀nà tí ó tó 10 × 10 μm2 nínú okùn náà. Ọ̀nà tí ó wọ́pọ̀ ni láti lo ìṣètò kan tí a ń pè ní ìpele ìyípadà, nínú èyí tí ìtọ́sọ́nà ìwave náà ti ń dínkù sí orí kékeré kan díẹ̀díẹ̀, èyí tí ó yọrí sí ìfẹ̀sí pàtàkì tiohun èlò ìrísí ojúàtúnṣe ipò. A lè fi ọ̀nà yìí hàn nípasẹ̀ ìtọ́sọ́nà ìgbì gilasi tí a gbé sójú, gẹ́gẹ́ bí a ṣe fihàn ní Àwòrán 2. Pẹ̀lú irú SSC bẹ́ẹ̀, àdánù ìsopọ̀ tí ó kéré sí 1.5dB rọrùn láti ṣe.

Àwòrán 2: Ayípadà ìwọ̀n àwòrán fún àwọn atọ́nà ìwave waya silicon. Ohun èlò silicon náà ṣe àgbékalẹ̀ onígun mẹ́rin tí ó yípo nínú atọ́nà ìwave gilasi tí a so mọ́lẹ̀. A ti fi ohun èlò silicon náà gé sábẹ́ atọ́nà ìwave gilasi tí a so mọ́lẹ̀.

Apá pàtàkì tí ó wà nínú ẹ̀rọ náà ni ìpínyà ìbílẹ̀ polarization. Àwọn àpẹẹrẹ díẹ̀ lára ​​àwọn ìpínyà polarization ni a fihàn nínú Àwòrán 3. Èkínní ni Mach-Zender interferometer (MZI), níbi tí apá kọ̀ọ̀kan ní birefringence ọ̀tọ̀ọ̀tọ̀. Èkejì jẹ́ ìsopọ̀ ìtọ́sọ́nà tí ó rọrùn. Ìrísí birefringence ti ìtọ́sọ́nà wave silicon onípele gíga gan-an, nítorí náà, a lè so ìmọ́lẹ̀ transverse magnetic (TM) polarized ní kíkún, nígbà tí ìmọ́lẹ̀ transverse electrical (TE) polarized lè fẹ́rẹ̀ẹ́ di aláìsopọ̀. Èkẹta ni ìsopọ̀ grating, nínú èyí tí a gbé okùn náà sí Angle kan kí ìmọ́lẹ̀ TE polarized lè so pọ̀ ní ìtọ́sọ́nà kan àti kí ìmọ́lẹ̀ TM polarized lè so pọ̀ ní ìtọ́sọ́nà kejì. Èkẹrin jẹ́ ìsopọ̀ grating onípele méjì. Àwọn ọ̀nà fiber tí àwọn pápá iná mànàmáná wọn dúró ní ìtọ́sọ́nà ìtẹ̀síwájú waveguide ni a so mọ́ ìtọ́sọ́nà waveguide tí ó báramu. A lè tẹ̀ okùn náà kí a sì so mọ́ ìtọ́sọ́nà waveguide méjì, tàbí kí a tẹ̀ mọ́ ojú náà kí a sì so mọ́ ìtọ́sọ́nà waveguide mẹ́rin. Àǹfààní afikún ti àwọn sopọ̀mọ́ra grating onípele méjì ni pé wọ́n ń ṣiṣẹ́ gẹ́gẹ́ bí àwọn olùyípo polarization, èyí tí ó túmọ̀ sí wípé gbogbo ìmọ́lẹ̀ lórí chip náà ní polarization kan náà, ṣùgbọ́n polarization orthogonal méjì ni a lò nínú okùn náà.

Àwòrán 3: Àwọn ìpínpín polarization púpọ̀.