सिलिकॉन फोटोनिक्स निष्क्रिय घटक

सिलिकॉन फोटोनिक्सनिष्क्रिय घटक

सिलिकॉन फोटोनिक्समध्ये अनेक महत्त्वाचे निष्क्रिय घटक आहेत. यापैकी एक म्हणजे सरफेस-एमिटिंग ग्रेटिंग कपलर, जसे की आकृती 1A मध्ये दाखवले आहे. यात वेव्हगाइडमधील एक मजबूत ग्रेटिंग असते, ज्याचा आवर्तकाल वेव्हगाइडमधील प्रकाश तरंगाच्या तरंगलांबीच्या अंदाजे समान असतो. यामुळे प्रकाश पृष्ठभागाला लंब दिशेने उत्सर्जित किंवा ग्रहण केला जाऊ शकतो, ज्यामुळे ते वेफर-स्तरीय मोजमापांसाठी आणि/किंवा फायबरला जोडण्यासाठी आदर्श ठरते. ग्रेटिंग कपलर हे सिलिकॉन फोटोनिक्समध्ये काहीसे वैशिष्ट्यपूर्ण आहेत, कारण त्यांना उच्च व्हर्टिकल इंडेक्स कॉन्ट्रास्टची आवश्यकता असते. उदाहरणार्थ, जर तुम्ही पारंपरिक InP वेव्हगाइडमध्ये ग्रेटिंग कपलर बनवण्याचा प्रयत्न केला, तर प्रकाश उभ्या दिशेने उत्सर्जित होण्याऐवजी थेट सबस्ट्रेटमध्ये गळतो, कारण ग्रेटिंग वेव्हगाइडचा सरासरी अपवर्तक निर्देशांक सबस्ट्रेटपेक्षा कमी असतो. InP मध्ये हे कार्यक्षम करण्यासाठी, ग्रेटिंगला निलंबित ठेवण्याकरिता त्याच्या खाली सामग्री खोदावी लागते, जसे की आकृती 1B मध्ये दाखवले आहे.

आकृती १: सिलिकॉन (A) आणि InP (B) मधील पृष्ठ-उत्सर्जक एक-मितीय ग्रेटिंग कपलर. (A) मध्ये, राखाडी आणि फिकट निळा रंग अनुक्रमे सिलिकॉन आणि सिलिका दर्शवतात. (B) मध्ये, लाल आणि नारंगी रंग अनुक्रमे InGaAsP आणि InP दर्शवतात. आकृती (C) आणि (D) या InP निलंबित कॅन्टिलीव्हर ग्रेटिंग कपलरच्या स्कॅनिंग इलेक्ट्रॉन मायक्रोस्कोप (SEM) प्रतिमा आहेत.

आणखी एक महत्त्वाचा घटक म्हणजे स्पॉट-साईज कन्व्हर्टर (SSC), जो दोन घटकांमधील असतो.ऑप्टिकल वेव्हगाईडआणि फायबर, जो सिलिकॉन वेव्हगाईडमधील सुमारे ०.५ × १ μm² च्या मोडचे फायबरमधील सुमारे १० × १० μm² च्या मोडमध्ये रूपांतर करतो. एक सामान्य पद्धत म्हणजे इन्व्हर्स टेपर नावाची रचना वापरणे, ज्यामध्ये वेव्हगाईड हळूहळू एका लहान टोकाकडे अरुंद होतो, ज्यामुळे लक्षणीय विस्तार होतो.ऑप्टिकलमोड पॅच. आकृती २ मध्ये दाखवल्याप्रमाणे, हा मोड एका निलंबित काचेच्या वेव्हगाईडद्वारे पकडला जाऊ शकतो. अशा SSC मुळे, १.५dB पेक्षा कमी कपलिंग लॉस सहजपणे मिळवता येतो.

आकृती २: सिलिकॉन वायर वेव्हगाईड्ससाठी पॅटर्न आकार परिवर्तक. लटकलेल्या काचेच्या वेव्हगाईडच्या आत सिलिकॉन पदार्थ एक व्यस्त शंकूच्या आकाराची रचना तयार करतो. लटकलेल्या काचेच्या वेव्हगाईडच्या खालील सिलिकॉन सबस्ट्रेट कोरून काढण्यात आले आहे.

मुख्य निष्क्रिय घटक म्हणजे ध्रुवीकरण बीम स्प्लिटर. ध्रुवीकरण स्प्लिटरची काही उदाहरणे आकृती ३ मध्ये दाखवली आहेत. पहिले आहे माख-झेंडर इंटरफेरोमीटर (MZI), ज्यामध्ये प्रत्येक भुजाचे बायरेफ्रिंजन्स वेगळे असते. दुसरे आहे एक साधा डायरेक्शनल कपलर. एका सामान्य सिलिकॉन वायर वेव्हगाइडचे शेप बायरेफ्रिंजन्स खूप जास्त असते, त्यामुळे ट्रान्सव्हर्स मॅग्नेटिक (TM) पोलरायझ्ड प्रकाश पूर्णपणे जोडला जाऊ शकतो, तर ट्रान्सव्हर्स इलेक्ट्रिकल (TE) पोलरायझ्ड प्रकाश जवळजवळ वेगळा राहू शकतो. तिसरे आहे ग्रेटिंग कपलर, ज्यामध्ये फायबर एका कोनात ठेवला जातो, जेणेकरून TE पोलरायझ्ड प्रकाश एका दिशेने आणि TM पोलरायझ्ड प्रकाश दुसऱ्या दिशेने जोडला जातो. चौथे आहे द्विमितीय ग्रेटिंग कपलर. फायबर मोड्स ज्यांची विद्युत क्षेत्रे वेव्हगाइड प्रसारणाच्या दिशेला लंब असतात, ते संबंधित वेव्हगाइडला जोडले जातात. फायबरला झुकवून दोन वेव्हगाइड्सना जोडले जाऊ शकते, किंवा पृष्ठभागाला लंब ठेवून चार वेव्हगाइड्सना जोडले जाऊ शकते. द्विमितीय ग्रेटिंग कपलरचा एक अतिरिक्त फायदा हा आहे की ते ध्रुवीकरण रोटेटर म्हणून काम करतात, म्हणजेच चिपवरील सर्व प्रकाशाचे ध्रुवीकरण समान असते, परंतु फायबरमध्ये दोन लंब ध्रुवीकरणे वापरली जातात.

आकृती ३: एकाधिक ध्रुवीकरण विभाजक.