シリコンフォトニクス

高速なシリコン変調器で、位相シフタのpn接合に逆バイアスをかけて空乏層の幅を変える方式(空乏型)が多く使われる理由はどれか。

  1. A順方向に電流を流してキャリアを注入するPIN型の方式より、同じ電圧で屈折率をずっと大きく変えられるから
  2. B逆バイアスにすると接合でなだれ増倍が起こり、変調器を通る光が増幅されるから
  3. C多数キャリアの出入りで屈折率が変わるので、少数キャリアの寿命に制限されず高速に動作できるから
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正解:C. 多数キャリアの出入りで屈折率が変わるので、少数キャリアの寿命に制限されず高速に動作できるから

空乏型では、逆バイアスの大きさで空乏層の幅を変え、多数キャリアを出し入れして屈折率を変えます。応答の速さは主に接合の容量と抵抗で決まり、数十 GHz級の帯域が得られます。順方向にキャリアを注入するPIN型は屈折率の変化が大きく効率は高いものの、注入した少数キャリアが再結合で消えるまでにナノ秒程度かかるため、そのままでは高速化が難しくなります。空乏型は、効率と引き換えに速度を得ている方式といえます。なだれ増倍で光が増幅されることはありません。

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