ಸಿಲಿಕಾನ್ ಫೋಟೊನಿಕ್ಸ್ ನಿಷ್ಕ್ರಿಯ ಘಟಕಗಳು

ಸಿಲಿಕಾನ್ ಫೋಟೊನಿಕ್ಸ್ನಿಷ್ಕ್ರಿಯ ಘಟಕಗಳು

ಸಿಲಿಕಾನ್ ಫೋಟೊನಿಕ್ಸ್‌ನಲ್ಲಿ ಹಲವಾರು ಪ್ರಮುಖ ನಿಷ್ಕ್ರಿಯ ಘಟಕಗಳಿವೆ. ಇವುಗಳಲ್ಲಿ ಒಂದು ಮೇಲ್ಮೈ-ಹೊರಸೂಸುವ ಗ್ರ್ಯಾಟಿಂಗ್ ಕಪ್ಲರ್, ಚಿತ್ರ 1A ನಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಿರುವಂತೆ. ಇದು ವೇವ್‌ಗೈಡ್‌ನಲ್ಲಿ ಬಲವಾದ ಗ್ರ್ಯಾಟಿಂಗ್ ಅನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುತ್ತದೆ, ಇದರ ಅವಧಿಯು ವೇವ್‌ಗೈಡ್‌ನಲ್ಲಿನ ಬೆಳಕಿನ ತರಂಗದ ತರಂಗಾಂತರಕ್ಕೆ ಸರಿಸುಮಾರು ಸಮಾನವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಇದು ಬೆಳಕನ್ನು ಮೇಲ್ಮೈಗೆ ಲಂಬವಾಗಿ ಹೊರಸೂಸಲು ಅಥವಾ ಸ್ವೀಕರಿಸಲು ಅನುವು ಮಾಡಿಕೊಡುತ್ತದೆ, ಇದು ವೇಫರ್-ಮಟ್ಟದ ಅಳತೆಗಳು ಮತ್ತು/ಅಥವಾ ಫೈಬರ್‌ಗೆ ಜೋಡಿಸಲು ಸೂಕ್ತವಾಗಿದೆ. ಗ್ರ್ಯಾಟಿಂಗ್ ಕಪ್ಲರ್‌ಗಳು ಸಿಲಿಕಾನ್ ಫೋಟೊನಿಕ್ಸ್‌ಗೆ ಸ್ವಲ್ಪ ವಿಶಿಷ್ಟವಾಗಿದೆ ಏಕೆಂದರೆ ಅವುಗಳಿಗೆ ಹೆಚ್ಚಿನ ಲಂಬ ಸೂಚ್ಯಂಕ ವ್ಯತಿರಿಕ್ತತೆಯ ಅಗತ್ಯವಿರುತ್ತದೆ. ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ನೀವು ಸಾಂಪ್ರದಾಯಿಕ InP ವೇವ್‌ಗೈಡ್‌ನಲ್ಲಿ ಗ್ರ್ಯಾಟಿಂಗ್ ಕಪ್ಲರ್ ಮಾಡಲು ಪ್ರಯತ್ನಿಸಿದರೆ, ಬೆಳಕು ಲಂಬವಾಗಿ ಹೊರಸೂಸುವ ಬದಲು ನೇರವಾಗಿ ತಲಾಧಾರಕ್ಕೆ ಸೋರಿಕೆಯಾಗುತ್ತದೆ ಏಕೆಂದರೆ ಗ್ರ್ಯಾಟಿಂಗ್ ವೇವ್‌ಗೈಡ್ ತಲಾಧಾರಕ್ಕಿಂತ ಕಡಿಮೆ ಸರಾಸರಿ ವಕ್ರೀಭವನ ಸೂಚಿಯನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ. InP ನಲ್ಲಿ ಕೆಲಸ ಮಾಡಲು, ಚಿತ್ರ 1B ನಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಿರುವಂತೆ ಅದನ್ನು ಅಮಾನತುಗೊಳಿಸಲು ವಸ್ತುವನ್ನು ಗ್ರ್ಯಾಟಿಂಗ್‌ನ ಕೆಳಗೆ ಅಗೆಯಬೇಕು.

ಚಿತ್ರ 1: ಸಿಲಿಕಾನ್ (A) ಮತ್ತು InP (B) ನಲ್ಲಿ ಮೇಲ್ಮೈ-ಹೊರಸೂಸುವ ಏಕ-ಆಯಾಮದ ಗ್ರ್ಯಾಟಿಂಗ್ ಸಂಯೋಜಕಗಳು. (A) ನಲ್ಲಿ, ಬೂದು ಮತ್ತು ತಿಳಿ ನೀಲಿ ಕ್ರಮವಾಗಿ ಸಿಲಿಕಾನ್ ಮತ್ತು ಸಿಲಿಕಾವನ್ನು ಪ್ರತಿನಿಧಿಸುತ್ತವೆ. (B) ನಲ್ಲಿ, ಕೆಂಪು ಮತ್ತು ಕಿತ್ತಳೆ ಕ್ರಮವಾಗಿ InGaAsP ಮತ್ತು InP ಅನ್ನು ಪ್ರತಿನಿಧಿಸುತ್ತವೆ. ಚಿತ್ರಗಳು (C) ಮತ್ತು (D) InP ಅಮಾನತುಗೊಂಡ ಕ್ಯಾಂಟಿಲಿವರ್ ಗ್ರ್ಯಾಟಿಂಗ್ ಸಂಯೋಜಕದ ಸ್ಕ್ಯಾನಿಂಗ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಮೈಕ್ರೋಸ್ಕೋಪ್ (SEM) ಚಿತ್ರಗಳಾಗಿವೆ.

ಮತ್ತೊಂದು ಪ್ರಮುಖ ಅಂಶವೆಂದರೆ ಸ್ಪಾಟ್-ಸೈಜ್ ಪರಿವರ್ತಕ (SSC) ಇದರ ನಡುವೆಆಪ್ಟಿಕಲ್ ತರಂಗಮಾರ್ಗದರ್ಶಿಮತ್ತು ಸಿಲಿಕಾನ್ ವೇವ್‌ಗೈಡ್‌ನಲ್ಲಿ ಸುಮಾರು 0.5 × 1 μm2 ಮೋಡ್ ಅನ್ನು ಫೈಬರ್‌ನಲ್ಲಿ ಸುಮಾರು 10 × 10 μm2 ಮೋಡ್‌ಗೆ ಪರಿವರ್ತಿಸುವ ಫೈಬರ್. ಒಂದು ವಿಶಿಷ್ಟ ವಿಧಾನವೆಂದರೆ ವಿಲೋಮ ಟೇಪರ್ ಎಂಬ ರಚನೆಯನ್ನು ಬಳಸುವುದು, ಇದರಲ್ಲಿ ವೇವ್‌ಗೈಡ್ ಕ್ರಮೇಣ ಸಣ್ಣ ತುದಿಗೆ ಕಿರಿದಾಗುತ್ತದೆ, ಇದು ಗಮನಾರ್ಹ ವಿಸ್ತರಣೆಗೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆದೃಗ್ವಿಜ್ಞಾನದಮೋಡ್ ಪ್ಯಾಚ್. ಚಿತ್ರ 2 ರಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಿರುವಂತೆ, ಈ ಮೋಡ್ ಅನ್ನು ಅಮಾನತುಗೊಳಿಸಿದ ಗಾಜಿನ ತರಂಗ ಮಾರ್ಗದರ್ಶಿಯಿಂದ ಸೆರೆಹಿಡಿಯಬಹುದು. ಅಂತಹ SSC ಯೊಂದಿಗೆ, 1.5dB ಗಿಂತ ಕಡಿಮೆ ಇರುವ ಜೋಡಣೆ ನಷ್ಟವನ್ನು ಸುಲಭವಾಗಿ ಸಾಧಿಸಬಹುದು.

ಚಿತ್ರ 2: ಸಿಲಿಕಾನ್ ತಂತಿ ತರಂಗ ಮಾರ್ಗದರ್ಶಿಗಳಿಗೆ ಮಾದರಿ ಗಾತ್ರ ಪರಿವರ್ತಕ. ಸಿಲಿಕಾನ್ ವಸ್ತುವು ಅಮಾನತುಗೊಂಡ ಗಾಜಿನ ತರಂಗ ಮಾರ್ಗದರ್ಶಿಯ ಒಳಗೆ ವಿಲೋಮ ಶಂಕುವಿನಾಕಾರದ ರಚನೆಯನ್ನು ರೂಪಿಸುತ್ತದೆ. ಸಿಲಿಕಾನ್ ತಲಾಧಾರವನ್ನು ಅಮಾನತುಗೊಂಡ ಗಾಜಿನ ತರಂಗ ಮಾರ್ಗದರ್ಶಿಯ ಕೆಳಗೆ ಕೆತ್ತಲಾಗಿದೆ.

ಪ್ರಮುಖ ನಿಷ್ಕ್ರಿಯ ಅಂಶವೆಂದರೆ ಧ್ರುವೀಕರಣ ಕಿರಣ ವಿಭಜಕ. ಧ್ರುವೀಕರಣ ವಿಭಜಕಗಳ ಕೆಲವು ಉದಾಹರಣೆಗಳನ್ನು ಚಿತ್ರ 3 ರಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಲಾಗಿದೆ. ಮೊದಲನೆಯದು ಮ್ಯಾಕ್-ಜೆಂಡರ್ ಇಂಟರ್ಫೆರೋಮೀಟರ್ (MZI), ಅಲ್ಲಿ ಪ್ರತಿ ತೋಳು ವಿಭಿನ್ನ ಬೈರ್‌ಫ್ರಿಂಗನ್ಸ್ ಅನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ. ಎರಡನೆಯದು ಸರಳ ದಿಕ್ಕಿನ ಸಂಯೋಜಕ. ವಿಶಿಷ್ಟವಾದ ಸಿಲಿಕಾನ್ ತಂತಿ ತರಂಗ ಮಾರ್ಗದರ್ಶಿಯ ಆಕಾರ ಬೈರ್‌ಫ್ರಿಂಗನ್ಸ್ ತುಂಬಾ ಹೆಚ್ಚಾಗಿರುತ್ತದೆ, ಆದ್ದರಿಂದ ಅಡ್ಡ ಕಾಂತೀಯ (TM) ಧ್ರುವೀಕೃತ ಬೆಳಕನ್ನು ಸಂಪೂರ್ಣವಾಗಿ ಜೋಡಿಸಬಹುದು, ಆದರೆ ಅಡ್ಡ ವಿದ್ಯುಚ್ಛಕ್ತಿ (TE) ಧ್ರುವೀಕೃತ ಬೆಳಕನ್ನು ಬಹುತೇಕ ಜೋಡಿಸಬಹುದು. ಮೂರನೆಯದು ತುರಿಯುವ ಸಂಯೋಜಕವಾಗಿದ್ದು, ಇದರಲ್ಲಿ ಫೈಬರ್ ಅನ್ನು ಒಂದು ಕೋನದಲ್ಲಿ ಇರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ ಇದರಿಂದ TE ಧ್ರುವೀಕೃತ ಬೆಳಕನ್ನು ಒಂದು ದಿಕ್ಕಿನಲ್ಲಿ ಮತ್ತು TM ಧ್ರುವೀಕೃತ ಬೆಳಕನ್ನು ಇನ್ನೊಂದು ದಿಕ್ಕಿನಲ್ಲಿ ಜೋಡಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ನಾಲ್ಕನೆಯದು ಎರಡು ಆಯಾಮದ ತುರಿಯುವ ಸಂಯೋಜಕವಾಗಿದೆ. ತರಂಗ ಮಾರ್ಗದರ್ಶಿ ಪ್ರಸರಣದ ದಿಕ್ಕಿಗೆ ಲಂಬವಾಗಿರುವ ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರಗಳನ್ನು ಅನುಗುಣವಾದ ತರಂಗ ಮಾರ್ಗದರ್ಶಿಗೆ ಜೋಡಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಫೈಬರ್ ಅನ್ನು ಓರೆಯಾಗಿಸಿ ಎರಡು ತರಂಗ ಮಾರ್ಗದರ್ಶಿಗಳಿಗೆ ಅಥವಾ ಮೇಲ್ಮೈಗೆ ಲಂಬವಾಗಿ ಮತ್ತು ನಾಲ್ಕು ತರಂಗ ಮಾರ್ಗದರ್ಶಿಗಳಿಗೆ ಜೋಡಿಸಬಹುದು. ಎರಡು ಆಯಾಮದ ಗ್ರ್ಯಾಟಿಂಗ್ ಸಂಯೋಜಕಗಳ ಹೆಚ್ಚುವರಿ ಪ್ರಯೋಜನವೆಂದರೆ ಅವು ಧ್ರುವೀಕರಣ ಆವರ್ತಕಗಳಾಗಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತವೆ, ಅಂದರೆ ಚಿಪ್‌ನಲ್ಲಿರುವ ಎಲ್ಲಾ ಬೆಳಕು ಒಂದೇ ಧ್ರುವೀಕರಣವನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ, ಆದರೆ ಫೈಬರ್‌ನಲ್ಲಿ ಎರಡು ಆರ್ಥೋಗೋನಲ್ ಧ್ರುವೀಕರಣಗಳನ್ನು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ.

ಚಿತ್ರ 3: ಬಹು ಧ್ರುವೀಕರಣ ವಿಭಜಕಗಳು.