シリコンフォトニクス

長距離の光ファイバ通信で、波長1.55 µm付近(Cバンド)が広く使われる主な理由はどれか。

  1. A石英の光ファイバの損失が最も小さくなる波長帯だから
  2. Bシリコンが最も強く光を吸収し、受光器をつくりやすい波長帯だから
  3. C波長分散がゼロになり、パルスがまったく広がらない波長帯だから
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正解:A. 石英の光ファイバの損失が最も小さくなる波長帯だから

石英(SiO2)の光ファイバの損失は、短い波長ではレイリー散乱、長い波長では赤外吸収で増えるため、その間の1.55 µm付近で最小(約0.2 dB/km)になります。100 km進んでも損失は約20 dBで済み、エルビウム添加ファイバ増幅器(EDFA)で光のまま増幅できることも、長距離通信でCバンドが使われる理由です。標準的なシングルモードファイバで波長分散がほぼゼロになるのは1.31 µm付近(Oバンド)で、1.55 µmでは分散が残ります。シリコンはこの波長をほとんど吸収しません。

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  1. データセンター内の比較的短い距離の光接続で、波長1.31 µm付近(Oバンド)がよく使われる理由として正しいものはどれか。
  2. 波長1.55 µmの光の光子エネルギーと、シリコン導波路の中でのふるまいの組み合わせとして正しいものはどれか(E [eV] ≈ 1.24 / λ [µm])。
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  4. 屈折率3.48のシリコンから屈折率1.45の酸化膜へ光が進むとき、全反射が起こる臨界角(境界面の法線から測った角度)に最も近いものはどれか。
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