グレーティングカプラとは

ぐれーてぃんぐかぷら

導波路に周期的な溝(回折格子)をつくり、回折で光の向きを変えて、チップの上に置いた光ファイバと結合させる素子。ダイシング前のウエハのまま光学検査できるのが利点だが、結合できる波長の帯域が狭く、偏光にも依存する。

「グレーティングカプラ」は、1分野の5問の練習問題に出てきます(シリコンフォトニクスなど)。

この用語の分野: シリコンフォトニクス

グレーティングカプラの練習問題に挑戦

光ファイバとシリコンの光回路をつなぐグレーティングカプラの利点として正しいものはどれか。

  1. A広い波長範囲で偏光によらず、エッジカプラより小さな損失でファイバと結合できる
  2. Bチップの端面を研磨し、ファイバを横から突き当てて結合するので、ファイバとの位置合わせが容易である
  3. Cチップの表面のどこにでも配置でき、ウエハのまま上からファイバを当てて光学特性を測れる
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正解:C. チップの表面のどこにでも配置でき、ウエハのまま上からファイバを当てて光学特性を測れる

グレーティングカプラは、導波路に周期的な溝(回折格子)をつくり、回折によって光の向きを斜め上へ変えて、上に置いたファイバと結合させます。チップの端まで導波路を引き回す必要がなく、ダイシング前のウエハのまま測定できるため、多数のチップを自動で検査しやすいのが大きな利点です。一方、回折の条件が波長と偏光に依存するため、結合できる帯域は数十 nm程度と狭く、特定の偏光にしか対応しにくいうえ、損失も一般にエッジカプラより大きくなります。端面から結合するのはエッジカプラです。

チップの端面で光ファイバと結合するエッジカプラの、グレーティングカプラと比べた特徴として正しいものはどれか。

  1. Aチップの表面のどこにでも置けるが、結合できる波長範囲が数 nmと非常に狭い
  2. B端面の加工は不要だが、偏光によって損失が大きく変わるうえ、Oバンドの光しか通すことができない
  3. C広い波長範囲で損失を小さくしやすいが、端面の加工が必要で、ウエハのままでは測定しにくい
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正解:C. 広い波長範囲で損失を小さくしやすいが、端面の加工が必要で、ウエハのままでは測定しにくい

エッジカプラは、チップの端まで引き出した導波路とファイバを横から突き合わせて結合します。回折を使わないので波長への依存が小さく、OバンドとCバンドをまたぐような広い帯域で1〜2 dB程度以下の小さな損失を得やすく、偏光の違いにも対応しやすい方式です。その代わり、チップを切り出して端面をきれいに仕上げる必要があり、チップの端にしか置けず、ダイシング前のウエハのままでは光を入れにくいという制約があります。表面のどこにでも置けてウエハのまま測れるのはグレーティングカプラの特徴です。

解説の中の「グレーティングカプラ」

「グレーティングカプラ」が出てくる問題(5問)

  1. 光ファイバとシリコンの光回路をつなぐグレーティングカプラの利点として正しいものはどれか。
  2. チップの端面で光ファイバと結合するエッジカプラの、グレーティングカプラと比べた特徴として正しいものはどれか。
  3. 標準的なシングルモードファイバから届く光をシリコンの光回路で受けるとき、偏光が問題になる理由として正しいものはどれか。
  4. シリコン導波路の伝搬損失を測るカットバック法の説明として正しいものはどれか。
  5. 光の部品とスイッチICなどを1つのパッケージに組み込むCPOで、組み立て前にウエハの状態で光学特性を検査することが特に重要になる理由はどれか。

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