什麼是光柵耦合器

在波導上製作週期性溝槽(繞射光柵),利用繞射改變光的方向,與置於晶片上方的光纖耦合的元件。優點是可在切割前以晶圓狀態進行光學檢測,但可耦合的波長頻寬窄,且與偏振有關。

日文名稱: グレーティングカプラ

「光柵耦合器」出現在1領域的5道練習題中(矽光子等)。

這個名詞所屬的領域: 矽光子

練習光柵耦合器的題目

連接光纖與矽光電路的光柵耦合器,其優點下列何者正確?

  1. A在寬廣的波長範圍內不受偏振影響,能以比邊緣耦合器更小的損耗與光纖耦合
  2. B研磨晶片端面,讓光纖從側面對接耦合,因此與光纖對準容易
  3. C可配置在晶片表面任何位置,能在晶圓狀態下從上方放置光纖量測光學特性
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正確答案:C. 可配置在晶片表面任何位置,能在晶圓狀態下從上方放置光纖量測光學特性

光柵耦合器是在波導上製作週期性溝槽(繞射光柵),藉由繞射將光的方向轉為斜上方,與放在上方的光纖耦合。不需將波導拉到晶片邊緣,可在切割前以晶圓狀態量測,因此容易自動檢測大量晶片,這是一大優點。另一方面,由於繞射條件依賴波長與偏振,可耦合的頻寬僅數十 nm左右而偏窄,通常只能對應特定偏振,且損耗一般也比邊緣耦合器大。從端面耦合的是邊緣耦合器。

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?

  1. A可放在晶片表面任何位置,但可耦合的波長範圍僅數 nm,非常窄
  2. B不需加工端面,但損耗會隨偏振大幅改變,而且只能傳導O頻段的光
  3. C容易在寬廣的波長範圍內降低損耗,但需要加工端面,難以在晶圓狀態下量測
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正確答案:C. 容易在寬廣的波長範圍內降低損耗,但需要加工端面,難以在晶圓狀態下量測

邊緣耦合器是將拉到晶片邊緣的波導與光纖從側面對接耦合。由於不使用繞射,對波長的依賴性小,容易在跨越O頻段與C頻段的寬廣頻寬內得到約1~2 dB以下的小損耗,也較容易對應不同的偏振。相對地,必須切出晶片並將端面處理平整,只能放在晶片邊緣,且在切割前的晶圓狀態下難以導入光。可放在表面任何位置並能以晶圓狀態量測,是光柵耦合器的特徵。

解析中的「光柵耦合器」

出現「光柵耦合器」的題目(5題)

  1. 連接光纖與矽光電路的光柵耦合器,其優點下列何者正確?
  2. 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?
  3. 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?
  4. 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?
  5. 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?

相關名詞

波導 邊緣耦合器 單模光纖 折射率 傳播損耗 CPO(共同封裝光學) KGD(已知良品晶粒) 色度色散 矽光子 消光比

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