Siliziumphotonik

Warum wird beim Fixieren einer Single-Mode-Faser an einem Silizium-Photonikchip häufig eine aktive Ausrichtung durchgeführt, bei der tatsächlich Laserlicht durchgeleitet und die Position unter Messung der Ausgangsleistung justiert wird?

  1. AWeil der Faserkern mit 50 µm oder mehr Durchmesser dick ist und bei einer Ausrichtung nach Augenmaß anhand der Außenkontur das Licht zu stark wird und den Photodetektor zerstört
  2. BWeil sich beim Fixieren unter Lichtdurchgang die Brechungsindizes von Faser und Chip angleichen und auch bei Positionsabweichung keine Verluste entstehen
  3. CWeil die Mode klein ist und schon Positionsabweichungen von wenigen µm oder weniger die Verluste stark erhöhen, sodass die optimale Position messtechnisch gesucht werden muss
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Antwort: C. Weil die Mode klein ist und schon Positionsabweichungen von wenigen µm oder weniger die Verluste stark erhöhen, sodass die optimale Position messtechnisch gesucht werden muss

Der Modendurchmesser einer Single-Mode-Faser beträgt etwa 10 µm; selbst bei gleich großen Moden erhöht ein seitlicher Versatz von etwa 2,5 µm die Verluste um etwa 1 dB. Bei Koppelstellen mit kleinerer Mode auf der Chipseite liegt die zulässige Positionsabweichung im Submikrometerbereich. Eine Ausrichtung nur anhand der Außenkontur (passive Ausrichtung) ist oft nicht genau genug; daher wird unter Lichtdurchgang die Position mit maximaler Empfangsleistung gesucht und mit UV-härtendem Harz o. Ä. fixiert. Da dies jedoch Faser für Faser Zeit kostet und ein großer Kostenfaktor in der Fertigung ist, werden auch passive Ausrichtungsverfahren erforscht und praktisch eingeführt, bei denen die Faser lediglich etwa in V-Nuten eingelegt wird.

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