Свет заходит строго сверху экспресс
Луч лазера падает на чип отвесно, как стрела в мишень. Обычные решётки в таком положении теряют половину света: он разбегается в обе стороны, будто толпа у распахнутых дверей. Новая конструкция заставляет свет идти только влево, в нужный волновод.
Секрет в том, что полоски решётки сделаны несимметричными — одна стенка каждой полоски чуть длиннее другой. Это как жалюзи, повёрнутые под углом: снаружи они пропускают взгляд, а изнутри — почти нет. Так и свет: сверху входит свободно, а обратно или вбок уйти не может.
Изготовить такую решётку просто: кремниевую пластину травят один раз, без дополнительных слоёв. В симуляции эффективность ввода света из стандартного оптоволокна достигла 41% при вертикальном падении, а разница между нужным и ненужным направлением превысила 10 дБ. Эксперимент подтвердил: однонаправленность 12,8 дБ, потери 8,35 дБ на длине волны 1528 нм.
Такая решётка — готовый кирпичик для гибридных схем, где лазер стоит прямо над чипом. Это ускорит сборку оптических передатчиков, лидаров и датчиков. Свет заходит строго сверху — и остаётся в чипе.
Оригинальная аннотация
как её написали авторы, на английском arXiv:2604.23394
We propose a novel bio-inspired design principle for the perfectly vertical grating coupler. The main idea of our design is to introduce anisotropy to the grating stripe to direct the light to one side of the grating. This grating design is easy to manufacture, only requiring a single etching step, and it is designed to efficiently couple vertically incident light. This makes it a good candidate for heterogeneous integration of light sources, especially VCSELs, on chip for applications in classical and quantum communications, LIDARs, sensing systems, and others. The grating coupler was designed for the SOI material platform with a central wavelength of 1550 nm. We obtained the efficiency of in-coupling from the SMF-28 fiber of 41% at vertical incidence and unidirectionality of over 10 dB, with a bandwidth of 50 nm at a 1 dB level in simulation. Experimental measurements confirmed unidirectionality, with observed unidirectionality of 12.80+-0.02 dB and a single-coupler insertion loss of 8.35+-0.02 dB around 1528 nm.
Длина волны 1550 нм — это ближний инфракрасный диапазон, невидимый глазу, но идеальный для оптоволокна: в стекле на этой волне свет затухает меньше всего.