シリコンフォトニクス
エッジカプラで、チップの端に向かってシリコン導波路の幅を細くしていく逆テーパ構造が使われる理由はどれか。
- A導波路を細くすると光の閉じ込めが強まり、端面で光がまったく反射しなくなるから
- B導波路が細くなると光が周囲へ広がってモードが大きくなり、ファイバのモードに合わせやすくなるから
- C導波路を細くするとシリコンの屈折率が上がり、ファイバから光を引き込みやすくなるから
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正解：B. 導波路が細くなると光が周囲へ広がってモードが大きくなり、ファイバのモードに合わせやすくなるから
標準的なシングルモードファイバのモードの直径は約9〜10 µmですが、シリコン導波路のモードは1 µm以下と非常に小さく、そのまま突き合わせるとモードの形が合わずに大きな損失が出ます。導波路の幅を先端で100〜200 nm程度まで細くすると、シリコンが光を閉じ込めきれなくなり、光が周囲のクラッドへ大きく広がります。これによりモードを数 µm程度まで広げ、ファイバのモードに近づけます。細くすると閉じ込めはむしろ弱まり、材料の屈折率そのものは変わりません。