Lichtgeschwindigkeit im Vakuum geteilt durch die Lichtgeschwindigkeit in einem Material. Bei 1,55 µm Wellenlänge beträgt er für Silizium etwa 3,48 und für Oxid (SiO2) etwa 1,45; je größer dieser Unterschied, desto stärker lässt sich Licht in einem kleinen Wellenleiter einschließen.
Japanische Bezeichnung: 屈折率
„Brechungsindex“ kommt in 14 Übungsfragen aus 4 Themen vor, z. B. Siliziumphotonik, Epitaxie, Prozessmaterialien (Gase, Chemikalien).
Fachgebiet: Siliziumphotonik
Antwort: B. Der große Brechungsindexunterschied schließt das Licht stark ein, sodass Biegungen mit kleinen Radien von wenigen µm möglich sind und Bauelemente dicht angeordnet werden können
Licht wird an der Grenze zwischen dem Kern mit hohem Brechungsindex und der Umgebung (Mantel) mit niedrigem Brechungsindex durch Totalreflexion eingeschlossen, und zwar umso stärker, je größer der Brechungsindexunterschied ist. Der Unterschied zwischen Silizium und Oxid beträgt etwa 2 und ist damit um Größenordnungen größer als der zwischen Kern und Mantel einer Glasfaser (unter 1 %); so lassen sich schmale Wellenleiter mit einem Querschnitt von etwa 0,5 µm × 0,22 µm herstellen und Biegeradien bis hinab zu wenigen µm erreichen. Andererseits wird Licht umso stärker an Seitenwandrauigkeiten gestreut, je größer der Brechungsindexunterschied ist; die Ausbreitungsverluste liegen je nach Bedingungen bei typischen Streifenwellenleitern bei etwa 1 bis 3 dB/cm (bei Rippenwellenleitern oder verlustarmen Prozessen darunter) und sind damit weit höher als bei einer Faser (etwa 0,2 dB/km).
Antwort: B. Etwa 25°
Der Grenzwinkel θc ergibt sich aus sinθc = n2 / n1; aus 1,45 ÷ 3,48 ≈ 0,417 folgt θc ≈ 24,6°, also etwa 25°. Licht, das unter einem Winkel von mehr als 25° zur Normalen auf die Grenzfläche trifft, tritt nicht in das Oxid aus, sondern wird vollständig reflektiert. Totalreflexion tritt nur auf, wenn Licht von der Seite mit höherem zur Seite mit niedrigerem Brechungsindex läuft, nicht in umgekehrter Richtung. In Glasfasern mit kleinem Brechungsindexunterschied ist der Grenzwinkel mit 80° oder mehr groß, sodass nur Licht eingeschlossen wird, das unter flachem Winkel auf die Grenzfläche trifft. Etwa 65° ist der Wert, der sich bei Verwechslung mit dem von der Grenzfläche aus gemessenen Winkel ergibt.
Licht wird an der Grenze zwischen dem Kern mit hohem Brechungsindex und der Umgebung (Mantel) mit niedrigem Brechungsindex durch Totalreflexion eingeschlossen, und zwar umso stärker, je größer der Brechungsindexunterschied ist.
Welche Aussage zu einer Struktur, bei der ein Silizium-Well…Totalreflexion tritt nur auf, wenn Licht von der Seite mit höherem zur Seite mit niedrigerem Brechungsindex läuft, nicht in umgekehrter Richtung.
Licht läuft aus Silizium mit dem Brechungsindex 3,48 in Oxi…In Kristallen wie Lithiumniobat lassen sich mithilfe des Pockels-Effekts, bei dem sich der Brechungsindex proportional zum elektrischen Feld ändert, schnelle Modulatoren herstellen; Silizium zeigt diesen Effekt jedoch kaum, weil seine Kristallstruktur inversionssymmetrisch ist.
Warum wird bei Silizium-Modulatoren der Ladungsträger-Dispe…Aus der oberen Siliziumschicht (häufig mit einer Dicke von 220 nm) werden Wellenleiter strukturiert, und das BOX mit seinem niedrigen Brechungsindex bildet den unteren Mantel.
Was ist die Hauptaufgabe der vergrabenen Oxidschicht (BOX-S…Durch das Verjüngen wird der Einschluss vielmehr schwächer, und der Brechungsindex des Materials selbst ändert sich nicht.
Warum wird bei Kantenkopplern eine inverse Taper-Struktur v…Wellenleiter Bitfehlerrate (BER) Auslöschung kleiner Summanden (Absorption) Siliziumphotonik Bandlücke (Bandgap) Plasmadispersionseffekt SOI-Wafer Gitterkoppler Mach-Zehnder-Modulator Raumladungszone (Verarmungszone)