シリコンフォトニクス
シリコン導波路(屈折率約3.5)を酸化膜(SiO2、屈折率約1.45)で囲む構造の特徴として正しいものはどれか。
- A屈折率差が大きいので光が外へ漏れやすく、光ファイバより大きな半径でしか導波路を曲げられず、集積に向かない
- B屈折率差が大きく光を強く閉じ込めるので、数 µmの小さな半径で曲げられ、素子を高密度に並べられる
- C屈折率差が大きいほど側壁の凹凸の影響を受けにくく、伝搬損失が光ファイバと同程度に小さくなる
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正解：B. 屈折率差が大きく光を強く閉じ込めるので、数 µmの小さな半径で曲げられ、素子を高密度に並べられる
光は屈折率の高い芯(コア)と低い周囲(クラッド)の境界で全反射して閉じ込められ、屈折率差が大きいほど強く閉じ込められます。シリコンと酸化膜の差は約2で、光ファイバのコアとクラッドの差(1%未満)よりけた違いに大きく、断面が約0.5 µm × 0.22 µmの細い導波路をつくれ、曲げ半径も数 µmまで小さくできます。一方、屈折率差が大きいほど側壁の凹凸で光が散乱されやすく、伝搬損失は条件によりますが代表的なストリップ導波路で1〜3 dB/cm程度(リブ導波路や低損失なプロセスではそれ以下)と、ファイバ(約0.2 dB/km)よりはるかに大きくなります。