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Photonique sur silicium

Quel est le rôle principal de l'oxyde enterré (couche BOX) des plaquettes SOI utilisées en photonique sur silicium ?

  1. AServir de couche d'absorption à un photodétecteur situé sous le guide d'onde, en absorbant la lumière des longueurs d'onde des télécommunications pour la convertir en courant
  2. BServir de couche émettrice pour générer de la lumière dans la couche de silicium superficielle
  3. CServir de gaine inférieure au guide d'onde et empêcher la lumière de fuir vers le substrat de silicium
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Réponse : C. Servir de gaine inférieure au guide d'onde et empêcher la lumière de fuir vers le substrat de silicium

Une plaquette SOI (Silicon on Insulator) se compose d'un substrat de silicium surmonté d'un oxyde enterré (BOX), lui-même recouvert d'une fine couche de silicium monocristallin. On réalise les guides d'onde en structurant la couche de silicium supérieure (une épaisseur de 220 nm est courante), et le BOX, d'indice faible, sert de gaine inférieure. Si le BOX est trop mince, la lumière qui déborde du guide (onde évanescente) fuit vers le substrat de silicium d'indice élevé ; on utilise donc souvent un BOX épais d'environ 2 à 3 µm. L'oxyde a une large bande interdite et n'absorbe ni n'émet de lumière.

Coupe de guides d'onde Si (ruban et arête) SiO₂ (n ≈ 1,45) Si (n ≈ 3,5) Champ optique Gaine SiO₂ Oxyde enterré (BOX) Substrat Si Largeur ≈ 500 nm Ép. 220 nm Gaine SiO₂ Oxyde enterré (BOX) Substrat Si Largeur ≈ 500 nm Slab Guide ruban Guide en arête Fort confinement, virages serrés Contact électrique via le slab
Coupe de guides d'onde Si (ruban et arête) · Voir dans les schémas
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