シリコンフォトニクス
シリコン導波路の伝搬損失(dB/cm)の主な原因の一つとされるものはどれか。
- Aエッチングでできた側壁の細かな凹凸による光の散乱
- B通信波長の光子が、シリコンの電子を価電子帯から伝導帯へ励起するバンド間吸収
- C導波路を囲む酸化膜の中で光が増幅されすぎて生じる、信号のひずみ
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正解：A. エッチングでできた側壁の細かな凹凸による光の散乱
シリコン導波路では、リソグラフィとエッチングで側壁にできる数 nm程度の凹凸が、光を導波路の外へ散乱させます。シリコンと酸化膜の屈折率差が大きく、導波路が細いために側壁にかかる光の強さも大きいので、散乱の影響を強く受けます。代表的なストリップ導波路の伝搬損失は条件によりますがおおむね1〜3 dB/cm程度(低損失なプロセスでは1 dB/cm未満)で、リブ導波路にする、幅を広げる、酸化や水素中の熱処理で側壁をなめらかにするなどして低減します。通信波長の光子エネルギーはシリコンのバンドギャップより小さいため、バンド間吸収は起こりません。