Photonique sur silicium

Laquelle des propositions suivantes est considérée comme l'une des principales causes des pertes de propagation (dB/cm) des guides d'onde en silicium ?

  1. ALa diffusion de la lumière par les fines rugosités des flancs créées par la gravure
  2. BL'absorption bande à bande, par laquelle les photons aux longueurs d'onde des télécommunications excitent les électrons du silicium de la bande de valence vers la bande de conduction
  3. CLa distorsion du signal due à une amplification excessive de la lumière dans l'oxyde qui entoure le guide
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Réponse : A. La diffusion de la lumière par les fines rugosités des flancs créées par la gravure

Dans un guide en silicium, les rugosités de quelques nm formées sur les flancs par la lithographie et la gravure diffusent la lumière hors du guide. La différence d'indice entre le silicium et l'oxyde étant grande et le guide fin, l'intensité lumineuse au niveau des flancs est elle aussi importante, d'où une forte sensibilité à cette diffusion. Les pertes de propagation d'un guide en ruban typique, qui dépendent des conditions, sont d'environ 1 à 3 dB/cm (moins de 1 dB/cm avec un procédé à faibles pertes) ; on les réduit en passant à un guide en arête, en élargissant le guide ou en lissant les flancs par oxydation ou recuit sous hydrogène. L'énergie des photons aux longueurs d'onde des télécommunications étant inférieure à la bande interdite du silicium, il n'y a pas d'absorption bande à bande.

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