Modelado, análisis y diseño de una técnica de acoplo eficiente entre fibra óptica y circuitos integrados ópticos de silicio

Abstract

[ES] La fotónica sobre silicio está experimentando en la actualidad un gran desarrollo debido a que es posible conseguir circuitos integrados fotónicos de reducidas dimensiones y altas prestaciones. Sin embargo, el acoplo a fibra óptica con circuitos integrados ópticos de silicio es un aspecto clave debido, principalmente, a la gran diferencia en las dimensiones de las secciones de las fibras ópticas y los circuitos integrados. Un acoplo directo entre una guía de silicio y una fibra óptica monomodo estándar introduce más de 20dB de pérdidas de acoplo en el interfaz con la fibra. Existen básicamente dos técnicas de acoplo eficientes usadas actualmente: el acoplo vertical con grating coupler y el acoplo horizontal con inverted taper. En el presente trabajo se diseña detalladamente una estructura de acoplo eficiente basada en inverted taper. El trabajo engloba tanto el análisis y diseño de la estructura como la fabricación y caracterización experimental de la misma.

[EN] Nowadays, silicon photonics is experiencing a high development due to the possibility to achieve low dimensions and high performance photonic integrated circuits. However, coupling to the optical fiber is a key point in silicon photonics due to the high differences between the dimensions in the sections of the fiber and the photonic integrated circuits. A direct coupling between a silicon waveguide and a standard single-mode fiber means more than 20dB coupling losses in the fiber interface. Basically, two kinds of efficient coupling techniques are used: vertical coupling by means of grating couplers, and horizontal coupling using inverted tapers. In this work, an inverted taper-based efficient coupling structure is designed in detail. Analysis, design, fabrication and characterization are reported.