Struktur, die Licht einschließt und führt, indem ein Kern mit hohem Brechungsindex von einem Mantel mit niedrigerem Index umgeben wird. In der Siliziumphotonik wird oft Silizium mit etwa 0,5 µm × 0,22 µm Querschnitt in Oxid eingebettet, was Biegeradien von nur wenigen µm ermöglicht.
Japanische Bezeichnung: 導波路
„Wellenleiter“ kommt in 16 Übungsfragen aus 2 Themen vor, z. B. Siliziumphotonik, Verbindungshalbleiter.
Fachgebiet: Siliziumphotonik
Antwort: C. Etwa 0,8 eV. Da dies kleiner als die Bandlücke von Silizium ist, wird es kaum absorbiert und breitet sich aus
1,24 ÷ 1,55 ≈ 0,80 eV; das ist kleiner als die Bandlücke von Silizium von etwa 1,12 eV, sodass Elektronen des Valenzbands nicht ins Leitungsband gehoben werden können und keine Band-zu-Band-Absorption auftritt. Silizium ist bei Telekommunikationswellenlängen daher nahezu transparent und eignet sich als Material für lichtführende Wellenleiter. Umgekehrt bedeutet das, dass sich mit Silizium allein kein Photodetektor für diese Wellenlänge herstellen lässt. Silizium absorbiert Licht mit Wellenlängen kürzer als etwa 1,1 µm (mit Energien größer als 1,12 eV). Etwa 1,9 eV ist der Wert, der sich ergibt, wenn man 1,24 und 1,55 multipliziert; er entspricht der Energie von rotem Licht mit einer Wellenlänge von etwa 650 nm.
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).
Silizium ist bei Telekommunikationswellenlängen daher nahezu transparent und eignet sich als Material für lichtführende Wellenleiter.
Welche Kombination aus der Photonenenergie von Licht der We…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.
Welche Aussage zu einer Struktur, bei der ein Silizium-Well…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.
Warum wird bei Kantenkopplern eine inverse Taper-Struktur v…Dafür ist die Streuung an Seitenwandrauigkeiten gering, und es eignet sich gut für verlustarme Wellenleiter.
In der Siliziumphotonik werden neben Silizium-Wellenleitern…In Silizium lassen sich Wellenleiter, Modulatoren und Photodetektoren mit Germanium in CMOS-Fabriken präzise und in großen Stückzahlen herstellen; wegen des indirekten Bandübergangs ist Silizium jedoch keine effiziente Lichtquelle.
Warum werden in der Siliziumphotonik Verbindungshalbleiter …Bitfehlerrate (BER) Brechungsindex Bandlücke (Bandgap) Siliziumphotonik Auslöschung kleiner Summanden (Absorption) InP (Indiumphosphid) CMOS SOI-Wafer Gitterkoppler Dicing