실리콘 포토닉스수동 부품
실리콘 포토닉스에는 몇 가지 핵심 수동 부품이 있습니다. 그중 하나는 그림 1A와 같이 표면 방출 격자 결합기입니다. 이 결합기는 도파관 내에 있는 강한 격자로 구성되며, 이 격자의 주기는 도파관 내 광파의 파장과 거의 같습니다. 이를 통해 빛이 표면에 수직으로 방출되거나 수신될 수 있으므로 웨이퍼 레벨 측정 및/또는 광섬유 결합에 이상적입니다. 격자 결합기는 높은 수직 굴절률 대비를 필요로 한다는 점에서 실리콘 포토닉스의 고유한 특징입니다. 예를 들어, 기존 InP 도파관에 격자 결합기를 만들려고 하면 격자 도파관의 평균 굴절률이 기판보다 낮기 때문에 빛이 수직으로 방출되는 대신 기판으로 직접 누출됩니다. InP에서 결합기를 작동시키려면 그림 1B와 같이 격자 아래에 재료를 파서 고정해야 합니다.
그림 1: 실리콘(A)과 InP(B) 표면 발광 1차원 격자 결합기. (A)에서 회색과 연한 파란색은 각각 실리콘과 실리카를 나타냅니다. (B)에서 빨간색과 주황색은 각각 InGaAsP와 InP를 나타냅니다. 그림 (C)와 (D)는 InP 지지형 캔틸레버 격자 결합기의 주사전자현미경(SEM) 이미지입니다.
또 다른 핵심 구성 요소는 SSC(Spot-Size Converter)입니다.광도파관실리콘 도파관의 약 0.5 × 1 μm² 모드를 광섬유의 약 10 × 10 μm² 모드로 변환하는 광섬유. 일반적인 접근 방식은 역테이퍼(inverse taper)라는 구조를 사용하는 것인데, 이 구조에서는 도파관이 점차 좁아져 작은 끝부분으로 이동하며, 이로 인해 도파관의 상당한 확장이 발생합니다.광학모드 패치. 이 모드는 그림 2와 같이 매달린 유리 도파관으로 포착할 수 있습니다. 이러한 SSC를 사용하면 1.5dB 미만의 결합 손실을 쉽게 달성할 수 있습니다.
그림 2: 실리콘 와이어 도파관용 패턴 크기 변환기. 실리콘 소재는 매달린 유리 도파관 내부에 역원뿔형 구조를 형성합니다. 매달린 유리 도파관 아래의 실리콘 기판은 식각되어 제거되었습니다.
핵심 수동 부품은 편광 빔 분할기입니다. 편광 분할기의 몇 가지 예가 그림 3에 나와 있습니다. 첫 번째는 각 암이 서로 다른 복굴절률을 갖는 마하젠더 간섭계(MZI)입니다. 두 번째는 간단한 방향성 결합기입니다. 일반적인 실리콘 와이어 도파관의 형상 복굴절률은 매우 높기 때문에 횡자기(TM) 편광은 완전히 결합될 수 있는 반면, 횡전기(TE) 편광은 거의 결합되지 않을 수 있습니다. 세 번째는 격자 결합기입니다. 격자 결합기에서 광섬유는 TE 편광이 한 방향으로 결합되고 TM 편광이 다른 방향으로 결합되도록 각도를 두고 배치됩니다. 네 번째는 2차원 격자 결합기입니다. 도파관 전파 방향에 수직인 전기장을 갖는 광섬유 모드는 해당 도파관에 결합됩니다. 광섬유는 기울어져 두 개의 도파관에 결합되거나, 표면에 수직으로 연결되어 네 개의 도파관에 결합될 수 있습니다. 2차원 회절격자 커플러의 추가적인 장점은 편광 회전기로 작용한다는 것입니다. 즉, 칩에 있는 모든 빛은 동일한 편광을 갖지만 광섬유에서는 두 개의 직교 편광이 사용됩니다.
그림 3: 다중 편파 분할기.
게시 시간: 2024년 7월 16일