Qu'est-ce que Indice de réfraction ?

Réponse : B. La différence d'indice étant grande, la lumière est fortement confinée : le guide peut être courbé avec un petit rayon de quelques µm et les composants peuvent être disposés avec une forte densité

La lumière est confinée par réflexion totale à l'interface entre un cœur d'indice élevé et une gaine d'indice faible, et ce confinement est d'autant plus fort que la différence d'indice est grande. La différence entre le silicium et l'oxyde, d'environ 2, est d'un tout autre ordre de grandeur que celle entre le cœur et la gaine d'une fibre optique (moins de 1 %) : on peut réaliser des guides fins d'une section d'environ 0,5 µm × 0,22 µm et réduire le rayon de courbure à quelques µm. En revanche, plus la différence d'indice est grande, plus la lumière est diffusée par les rugosités des flancs : les pertes de propagation, qui dépendent des conditions, sont d'environ 1 à 3 dB/cm pour un guide en ruban typique (moins pour un guide en arête ou avec un procédé à faibles pertes), soit bien plus que pour une fibre (environ 0,2 dB/km).

Réponse : C. Parce que le cristal de silicium est centrosymétrique et que l'effet Pockels, par lequel le champ électrique modifie directement l'indice, y est quasi absent

Dans des cristaux comme le niobate de lithium, on peut réaliser des modulateurs rapides grâce à l'effet Pockels, par lequel l'indice varie proportionnellement au champ électrique ; mais la structure cristalline du silicium étant centrosymétrique, cet effet y est quasi absent. On exploite donc l'effet de dispersion par porteurs : la variation de la concentration d'électrons et de trous (porteurs libres) modifie l'indice et l'absorption. Augmenter la concentration de porteurs diminue l'indice et accroît en même temps l'absorption. La variation d'indice étant faible (de l'ordre de 10⁻³ ou moins), on porte la longueur du modulateur à quelques mm environ pour accumuler la variation de phase. Le silicium est à gap indirect.