توصيفگر ها :
شكافنده هاي قطبش , جفتگر هاي جهتدار , نسبت خاموشي قطبش , افت جاگذاري , همشنوايي , موجبرهاي باريك شده
چكيده فارسي :
در سال‌هاي اخير مدارهاي مجتمع فوتونيكي نقش مهمي را به دليل اندازه فشرده و سازگاري با فناوري نيمرساناي اكسيد-فلزي مكمل (CMOS) در مخابرات نوري ايفا مي‌كند. سيليكون بر روي سيليكا (SOI) به دليل تباين ضريب شكست بزرگ و همچنين اندازه فشرده و هزينه ساخت كم جذاب است. اختلاف ضريب شكست بين سيليكون و سيليكا منجر به پديده دوشكستي در موجبرهاي سيليكوني مي‌شود. به همين دليل افزازه‌هاي مبتني بر سيليكون به قطبش حساس‌اند. به عبارت ديگر رفتار موجبرهاي سيليكوني نسبت به دو قطبش الكتريكي عرضي (TE) و قطبش مغناطيسي عرضي (TM) به دليل پديده دوشكستي متفاوت است از اين رو جداكردن اين دو قطبش ضروري است. افزاره‌هاي متنوعي براي تحقق اين امر وجود دارد از جمله ساختارهاي تداخل چند مدي(MMI)، تداخل‌سنج ماخ‌زندر (MZI)، جفتگر جهتدار(DC) و ساختارهاي توري(Grating). از ميان آن‌ها DCها به دليل سادگي و انعطاف‌پذيري در طراحي، جاپاي كم، نسبت خاموشي بزرگ و افت جاگذاري كم مورد توجه‌اند اما اين افزاره‌ها به دليل خاصيت تشديدگري داراي پهناي باند محدوداند. براي رفع اين مشكل روش‌هايي نظير استفاده از موجبرهاي خميده يا موجبرهاي باريك‌شده در ساختارهاي مبتني بر جفتگر جهتدار توصيه مي‌شود كه چالشي براي فرايند ساخت ايجاد نمي‌كنند.
در اين پايان‌نامه يك (PS) با استفاده از جفتگر جهتدار سه‌موجبري باريك‌شده و يك پالايه خميده سه‌موجبري براي درگاه مستقيم و يك پالايه مبتني بر موجبر باريك‌شده براي درگاه متقاطع در باندهاي طول موج نوري انتخاب شده است. حداقل فاصله استفاده شده بين موجبرها 250 نانومتر و شعاع موجبرهاي خميده نيز بزرگتر از 20 ميكرومتراند كه در نتيجه افزاره‌هاي پيشنهادي به تكنولوژي ساخت پيشرفته‌اي نياز ندارد. در طول موج مركزي 1550 نانومتر افزاره پيشنهادي داراي ER برابر 40 دسي‌بل و افت جاگذاري 0/47 دسي‌بل براي قطبش TE و براي قطبش TM نسبت خاموشي 32 دسي‌بل با افت جاگذاري 0/49 دسي‌بل را خواهيم داشت. براي نسبت خاموشي بزرگتر از 20 دسي‌بل هر دو قطبش پهناي باند 151 نانومتر را دارند همچنين براي نسبت خاموشي بزرگتر از 25 دسي‌بل پهناي باند مشترك 148 نانومتري بدست آمده است. طول جفت‌شدگي افزاره سه‌موجبري باريك‌شده 21 ميكرومتر است.
چكيده انگليسي :
In recent years, photonic integrated circuits has played an important role in optical telecommunications due to their compact size and compatibility with CMOS technology. Silicon on Insulator (SOI), due to it’s high refractive index and compact size, also low fabrication cost is appealing. The high refractive index between silicon and silica has led to the birefringence phenomenon in Si waveguides. These devices are highly sensitive to polarization; in other words, Si waveguides exhibit distinct behavior for two polarization, Transverse Electric (TE) and Transverse Magnetic (TM). So splitting these polarizations is necessary. to accomplish this operation, we use devices such as Multimode Interference (MMI), Mach–Zehnder interferometer (MZI), Directional Coupler (DC), and grating structures. Among them, DCs are highly regarded for their ease of design, adaptability, compact size, high Extiction Ratio (ER) and low insertion Loss (IL). the resonating properties of these devices can lead to limited bandwidth. In order to tackle this concern, implementing bent or tapered waveguides within coupling structures, which do not pose a particular challenge for fabrication.
In this thesis, a Polarization Splitter(PS) using a triple taper DC and a triple bend waveguide filter for the Through port, and a taper waveguide filter for the cross port have been selected. The minimum distance between the waveguides is 250 nm, and The bends’ radius is also more than 20 μm so the fabrication can be easily achieved without advanced manufacturing techniques. At the 1550 nm, the ER is 40 dB, with an IL< 0.47 dB for TE. An impressive ER of 32 dB has been achieved for TM polarization while maintaining IL< 0.49 dB. We are able to achieve a bandwidth of 151 nm for both polarization when the ER is greater than 20 dB. Also, bandwidth of 148 nm was achieved with an ER that exceeded 25 dB. For the coupler structure with tapering waveguides, the coupling length is determined to be 21 μm.
