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矽光子

以三選一題型學習矽波導、光調變器、微環共振器、鍺光偵測器等光學元件與通訊波段的基礎，以及運用波長分波多工（WDM）與共同封裝光學（CPO）的資料中心光互連、製造與量測的要點。

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矽光子的重點

矽光子是運用與CMOS相同的矽製造技術，將導光的波導、調變器、光偵測器等整合在1顆晶片上的技術。矽幾乎不吸收通訊所用的1.31～1.55 µm波段的光，且與周圍氧化層的折射率差很大，因此能將光緊密侷限在微小的電路中。

由於AI訓練等需求，資料中心的通訊量急遽增加，而電氣配線隨著高速化，損耗與功耗持續增加。光收發器，以及將光學元件安裝在交換器IC近旁的CPO等光互連，作為解決這些課題的核心技術而備受矚目。

矽光子的題目列表（50題）
  1. 在長距離光纖通訊中，波長1.55 µm附近（C頻段）被廣泛使用的主要理由為何？
  2. 在資料中心內距離較短的光連接中，常使用波長1.31 µm附近（O頻段）的理由，下列何者正確？
  3. 下列關於波長1.55 µm的光的光子能量，與其在矽波導中行為的組合，何者正確（E [eV] ≈ 1.24 / λ [µm]）？
  4. 以氧化層（SiO2，折射率約1.45）包圍矽波導（折射率約3.5）的結構，其特徵下列何者正確？
  5. 光從折射率3.48的矽射向折射率1.45的氧化層時，發生全反射的臨界角（從界面法線量起的角度）最接近下列何者？
  6. 光在傳播損耗為2 dB/cm的矽波導中前進5 mm時，出口剩餘光功率的比例最接近下列何者？
  7. 輸出為+3 dBm的雷射光，經過合計10 dB的損耗（與光纖的耦合、波導、調變器等）後到達光偵測器。接收功率最接近下列何者？
  8. 矽光子所使用的SOI晶圓中，埋入氧化層（BOX層）的主要作用為何？
  9. 兩側保留薄矽板（平板，slab）、以淺蝕刻製作的脊形波導，常用於矽光調變器的主要理由為何？
  10. 連接光纖與矽光電路的光柵耦合器，其優點下列何者正確？
  11. 在晶片端面與光纖耦合的邊緣耦合器，相較於光柵耦合器的特徵，下列何者正確？
  12. 在邊緣耦合器中，使用朝晶片邊緣逐漸縮窄矽波導寬度的反向錐形結構，理由為何？
  13. 以矽光電路接收來自標準單模光纖的光時，偏振成為問題的理由，下列何者正確？
  14. 馬赫-曾德調變器將光的相位變化轉換為光強度變化的原理，下列何者正確？
  15. 在矽光調變器中，以電訊號改變折射率的方法採用載子色散效應（電漿色散效應）的理由為何？
  16. 在高速矽調變器中，常採用對相移器的pn接面施加逆偏壓、改變空乏區寬度的方式（空乏型），理由為何？
  17. 表示馬赫-曾德調變器性能的VπL，其說明下列何者正確？
  18. 矽微環共振器只對特定波長的光產生強烈反應的理由，下列何者正確？
  19. 在使用微環共振器的光電路中，常在環附近設置加熱器控制溫度的理由為何？
  20. 縮短微環共振器的周長時，下列變化何者正確？
  21. 矽光子中，有時會將氮化矽（SiN）波導與矽波導搭配使用。SiN波導的特徵下列何者正確？
  22. 在矽光電路中，鍺（Ge）被廣泛用於通訊波長光偵測器的理由，下列何者正確？
  23. 在矽上成長的鍺光偵測器中，暗電流容易變大的主要原因為何？
  24. 波長1.55 µm、量子效率80%的光電二極體，其響應度（每1 W光所流過的電流）最接近下列何者（R [A/W] ≈ 量子效率 × λ [µm] / 1.24）？
  25. 在光接收器中，緊接在光電二極體後方的轉阻放大器（TIA）的作用為何？
  26. 在將雷射整合到矽光電路的方法中，關於異質整合的說明，下列何者正確？
  27. 在矽光電路中，難以將光隔離器與雷射一起整合的理由，下列何者正確？
  28. 關於波長分波多工（WDM）的說明，下列何者正確？
  29. 資料中心用光收發器的CWDM（粗波長分波多工）中，例如以1271、1291、1311、1331 nm這樣20 nm的間隔排列波長。間隔取得較寬的主要理由為何？
  30. 在C頻段（波長1.55 µm附近）的波長分波多工中，頻率間隔100 GHz換算為波長間隔約為多少（Δλ ≈ λ² × Δf / c，c = 3×10⁸ m/s）？
  31. 光收發器中，在4條光纖各以1個波長傳送訊號的平行方式，與將4個波長匯集到1條光纖的CWDM方式，兩者的比較下列何者正確？
  32. 關於表示光發射訊號品質的消光比，下列說明何者正確？
  33. 在跨機架等數 m以上的高速連接中，光纖比銅纜線或基板配線有利的主要理由為何？
  34. 插入交換器前面板使用的可插拔光收發器，其優點下列何者正確？
  35. 將光收發元件與交換器IC安裝在同一封裝中的共同封裝光學（CPO，Co-Packaged Optics），其課題下列何者正確？
  36. CPO中常考慮將雷射光源置於交換器IC的封裝外、僅以光纖供應光的外部雷射光源。其主要理由為何？
  37. 光收發器的「線性驅動」（稱為線性可插拔光學、LPO等）的概念，下列何者正確？
  38. 省去DSP的線性驅動光收發器，其課題下列何者正確？
  39. 在資料中心內光連接廣泛使用的強度調變/直接偵測（IM-DD）方式中使用PAM4時，作為4個值而改變的是下列何者？
  40. 以PAM4每個波長傳送約106 Gb/s（含錯誤更正碼等）的訊號時，其符號率（每秒的符號數）最接近下列何者？
  41. 用於連接資料中心之間數十 km以上等連接的相干方式，相較於IM-DD方式的特徵，下列何者正確？
  42. 800 Gb/s光收發器的功耗為16 W時，每位元的能量為多少？
  43. 在總頻寬51.2 Tb/s的交換器中，若所有光連接皆以每位元5 pJ進行，光連接的功耗最接近下列何者？
  44. 結合波長850 nm附近的VCSEL與多模光纖的光連接，其特徵下列何者正確？
  45. 將單模光纖固定到矽光晶片時，常採用實際通入雷射光、一邊量測輸出一邊對準位置的主動對準，理由為何？
  46. 矽光子被認為適合在半導體工廠量產的主要理由為何？
  47. 被視為矽波導傳播損耗（dB/cm）主要原因之一的是下列何者？
  48. 量測矽波導傳播損耗的截斷法（cut-back法），其說明下列何者正確？
  49. 在將光學元件與交換器IC等組裝進1個封裝的CPO中，於組裝前以晶圓狀態檢測光學特性特別重要的理由為何？
  50. 分別製作光學元件的晶片（PIC）與驅動器、TIA等電子電路的晶片（EIC），再堆疊連接的架構被採用的理由，下列何者正確？

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