מאמר של סטודנטים לתואר ראשון בהנדסה במגזין היוקרתי Materials

 

בתמונה מימין לשמאל:טל זנזורי, ד"ר דרור מלכה, בר ברוך בן-זקן 
 

מדובר במגזין ברמה אקדמית עם  IF=2.72 מדורג ב- web of Science ודירוג של Q1 ב-‘Materials Science, Multidisciplinary’. 

הסטודנטים הוכיחו לראשונה את התכנון של מפלג אופטי של אורכי גל  בן 8 ערוצים , שהמרחק ביניהם עומד על 5 ננומטר בלבד,  המבוסס  על Slot waveguide כאשר מבנה ה Slot  עשוי מ - Gallium nitride ומוקף בסיליקון.

 

תקציר המאמר
בפרויקט שלנו בחרנו לתכנן מפלג של 8 ערוצים שמבוסס על העיקרון הפיזיקלי MMI  (Multimode interference) במבנה מסוג Slot-Waveguide . כאשר מבנה ה-Slot עשוי מגליום ניטריד ומסביבו שתי שכבות של סיליקון. לראשונה  הצגנו שימוש של Slot-waveguide עם חומר גליום ניטריד וסיליקון למימוש מפלג של 8 ערוצים.

 

הרכיב מפלג שמונה אורכי גל בין 1530-1565 ננומטר וההפרש בין כל אורך גל הוא 5 ננומטר. תחום זה מכסה בצורה מלאה את התחום הספקטרלי המיועד לתקשורת אופטית, ה- C-band. כיום משתמשים בעיקר בתחום ה- C-band בתקשורת אופטית מכיוון שקיימים מגברים אופטיים בעיקר עבור תחום זה וכן יש בו את הפסדי ההספק הנמוכים ביותר. לכן חשוב ביותר לייצר רכיבי תקשורת אופטית אשר מתאימים לאורכי גל בתחום זה.

 

על מנת לתכנן את המפלג ולהעריך את ביצועיו השתמשנו בתוכנת סימולציה שמבוססת על שיטת חישוב הנומרית  (FV-BPM)  full vectorial beam propagation method ,המאפשרת לבצע הדמיית התפשטות גלים אלקטרומגנטיים בחומר.

 

באמצעות תוכנה זו תכננו ומידלנו את מפלג 1x8 הבנוי משבעה מצמדים של MMI בגודל של  1x2, 14 S-bands ומצמד (Taper) אחד  בכניסה של הרכיב . חיבור הרכיבים הללו בסדר הנכון ובגדלים הרצויים יצור פילוג של 8 אורכי הגל המוזכרים לעיל. מבנה המפלג בנוי בתצורה מיוחדת של Slot-Waveguide כאשר לכל שכבה בתצורה זו יש חלק מרכזי בהולכת אורכי הגל.

 

כאשר בוחנים את טיב המפלג האופטי קיימת דרישה לבדוק מספר מאפיינים עיקריים: דיבור בין ערוצים (Crosstalk), רגישות הרכיב לשינוים בגדלים הפיזיים שלו (Tolerance) ורוחב הסרט שלו. המפלג אותו תכננו עומד בכל הדרישות המחמירות ביותר עבור רכיב מסוג זה בשוק התקשורת האופטית והראה ביצועים טובים יותר ממפלגים קודמים בטכנולוגיות שונות.