シリコンフォトニクス

両側に薄いシリコンの板(スラブ)を残して浅くエッチングしたリブ導波路が、シリコンの光変調器によく使われる主な理由はどれか。

  1. A溝を掘り切ったストリップ導波路より光を強く閉じ込め、小さな半径で急に曲げられるから
  2. Bスラブを通して、離れた位置の電極から導波路のpn接合へ電気的に接続できるから
  3. Cスラブの部分で光が増幅され、変調器で生じる損失を打ち消せるから
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正解:B. スラブを通して、離れた位置の電極から導波路のpn接合へ電気的に接続できるから

リブ導波路では、導波路の両側に残したスラブに不純物を添加して、電極と導波路中央のpn接合をつなげます。金属の電極を導波路のすぐ横に置くと光が吸収されてしまうため、光が通る部分から離して置けることが重要です。一方、溝を掘り切ったストリップ導波路は横方向の屈折率差が大きく光を強く閉じ込めるので、急な曲げや小型化に向いています。リブ導波路は閉じ込めが弱く、急に曲げると光がスラブへ漏れます。シリコンのスラブに光を増幅する働きはありません。

シリコン導波路の断面(ストリップとリブ) SiO₂(屈折率 約1.45) Si(屈折率 約3.5) 光の分布 SiO₂クラッド 埋め込み酸化膜(BOX) Si基板 幅 約500 nm 厚さ 220 nm SiO₂クラッド 埋め込み酸化膜(BOX) Si基板 幅 約500 nm スラブ ストリップ導波路 リブ導波路 閉じ込めが強く、急に曲げられる スラブを通して電極とつなげる
シリコン導波路の断面(ストリップとリブ) · 図解集で見る
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