Y8T265 IHP 降低二维光栅的偏振相关损耗

更新时间:2022-09-22 14:09:05 阅读量:479

用二维光栅可以实现偏振分离,以及自动偏振旋转,以便用于偏振敏感型的光学设计。


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对于大多数硅光选择了偏振敏感的设计,原因是为降低薄硅的损耗,而相干通信的编码需要偏振复用,恰恰这又是一个优势。


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所以在相干光模块中选择基于二维光栅的垂直耦合方案是其中一个技术路线。


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但是,二维光栅的劣势有三个

第一个是波长敏感,第二个是耦合损耗大,第三个就是偏振相关损耗大。这也是相干通信中硅光方案发货较多的Acacia,反而用边沿耦合的原因。

Y8T219 Acacia 硅波导SSC前端抗水汽处理

这次ECOC,IHP对降低二维光栅偏振相关损耗做了一些优化,偏振相关损耗主要是由散射引起的。

所谓的散射,或者叫回波,或者叫背向反射,主要是由于折射率的突变引起的。一维光栅的降低背向反射的措施主要方式写过的,降低折射率差,也就是降低折射率突变的程度。

Y8T213 降低垂直耦合光栅反射的方法

在二维光栅中,由于大多数的结构是周期分布的,无论是矩形刻蚀,还是圆形或者梅花桩式的刻蚀,都是周期分布的,会带来一个问题,同方向的背向反射光会逐步叠加上增强。


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偏振相关损耗是由折射率突变引起,而周期性的结构分布让反射光叠加后增强,引起较大的偏振相关损耗。

IHP这次降低偏振相关损耗PDL,是让周期性的分布改为非周期分布。


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看一下结构的分布,用椭圆结构,且与周边的椭圆型有角度差异,(不能用旋转对称型的圆)。


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每一个折射率突变处依然会产生背向反射,但是这些背向反射会在多个结构叠加后被“抵消”,从而降低了偏振相关损耗。


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IHP用的他家的248nm的光刻技术,好处是无需进行图形修正,成本较低,劣势是现在大多数的硅光平台从130nm工艺节点开始往90nm,甚至是45nm,28nm的越来越精细的光刻技术路线时,IHP的光刻节点显得太大太粗糙了。

在220nm的顶层硅上,刻蚀深度140nm,光栅周期是594nm,偏振相关损耗0.5dB,光栅的耦合损耗4.7dB,耦合带宽20nm的宽度。


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