Siliziumphotonik
Warum wird bei Kantenkopplern eine inverse Taper-Struktur verwendet, bei der der Silizium-Wellenleiter zum Chiprand hin schmaler wird?
- AWeil ein schmalerer Wellenleiter das Licht stärker einschließt, sodass an der Stirnfläche überhaupt kein Licht mehr reflektiert wird
- BWeil sich das Licht bei einem schmaleren Wellenleiter in die Umgebung ausbreitet, die Mode größer wird und sich leichter an die Fasermode anpassen lässt
- CWeil ein schmalerer Wellenleiter den Brechungsindex des Siliziums erhöht, sodass sich Licht leichter aus der Faser einkoppeln lässt
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Antwort: B. Weil sich das Licht bei einem schmaleren Wellenleiter in die Umgebung ausbreitet, die Mode größer wird und sich leichter an die Fasermode anpassen lässt
Der Modendurchmesser einer Standard-Single-Mode-Faser beträgt etwa 9 bis 10 µm, die Mode eines Silizium-Wellenleiters ist dagegen mit 1 µm oder weniger sehr klein; koppelt man beide direkt stumpf aneinander, passen die Modenformen nicht zusammen, und es entstehen große Verluste. Verjüngt man den Wellenleiter an der Spitze auf etwa 100 bis 200 nm Breite, kann das Silizium das Licht nicht mehr einschließen, und das Licht breitet sich weit in den umgebenden Mantel aus. Dadurch wird die Mode auf einige µm aufgeweitet und an die Fasermode angenähert. Durch das Verjüngen wird der Einschluss vielmehr schwächer, und der Brechungsindex des Materials selbst ändert sich nicht.