シリコンフォトニクス

シリコンフォトニクスで、シリコン導波路とともに窒化シリコン(SiN)の導波路を組み合わせることがある。SiN導波路の特徴として正しいものはどれか。

  1. A屈折率が約2.0で、シリコンより周囲(SiO2)との差が小さく、伝搬損失や温度による特性の変化を小さくしやすい
  2. B屈折率がシリコンより大きく、より小さな半径で急に曲げられるため、回路をさらに小型にできる
  3. C電気をよく通すため、キャリア分散効果を使った高速な変調器を簡単につくれる
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正解:A. 屈折率が約2.0で、シリコンより周囲(SiO2)との差が小さく、伝搬損失や温度による特性の変化を小さくしやすい

SiNの屈折率は約2.0で、シリコン(約3.5)よりSiO2との差が小さいため、光の閉じ込めは弱く、曲げ半径は大きくなります。その代わり、側壁の凹凸による散乱が小さく、低損失の導波路をつくりやすい材料です。熱光学係数もシリコンの数分の1以下と小さく、温度変化に強いフィルタなどに向いています。バンドギャップが大きいため、強い光でも二光子吸収が起こりにくいという利点もあります。一方、SiNは絶縁体なので、キャリア分散効果を使った変調器はつくれません。

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