Siliziumphotonik
Warum ist es schwierig, zusammen mit dem Laser einen optischen Isolator in eine Silizium-Photonikschaltung zu integrieren?
- AWeil man, um Licht nur in einer Richtung durchzulassen, nichtreziproke Effekte etwa mit magnetooptischen Materialien benötigt, die sich in CMOS-Prozessen schwer handhaben lassen
- BWeil ein Isolator ein lichtverstärkendes Bauelement ist und Silizium mit seinem indirekten Bandübergang Licht nicht verstärken kann, sodass er auch integriert nicht funktioniert
- CWeil ein Isolator ein Bauelement ist, das Licht in Strom umwandelt, und Silizium Licht der Telekommunikationswellenlängen nicht absorbieren kann
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Antwort: A. Weil man, um Licht nur in einer Richtung durchzulassen, nichtreziproke Effekte etwa mit magnetooptischen Materialien benötigt, die sich in CMOS-Prozessen schwer handhaben lassen
Ein optischer Isolator ist ein Bauelement, das Licht in Hinrichtung durchlässt und zurücklaufendes Licht blockiert. Gelangt rückreflektiertes Licht von außen in einen Laser, wird die Oszillation instabil und Wellenlänge sowie Ausgangsleistung geraten durcheinander, weshalb Laser mitunter durch einen Isolator geschützt werden. Nichtreziprozität, also eine richtungsabhängige Lichtausbreitung, lässt sich mit gewöhnlichen Wellenleitermaterialien nicht erreichen; dazu sind magnetooptische Materialien wie Granate nötig, die im Magnetfeld den Faraday-Effekt zeigen. Da sich solche Materialien schlecht mit CMOS-Prozessen vertragen, wird auch versucht, ohne Isolator auszukommen, etwa durch reflexionsarmes Schaltungsdesign oder Laser, die unempfindlich gegen Rückreflexionen sind.