光波导(Optical waveguide) 可以传递电磁波讯号的介质通称为“波导(Waveguide)”,因为光是一种电磁波,因此可以传导光的介质称为“光波导(Optical waveguide)”,
光纤(Fiber)用来传递光讯号是较基本的光学元件,因此光纤就是一种光波导,但是光通讯系统必须处理光讯号的分光、合光、切换等,因此除了光纤以外,仍然需要其它可以处理光讯号的元件,我们称为“光波导元件”。
光波导的基本结构很多,先思考一个较简单的问题:如何让光波在基板上沿着固定的通道传播?前面提过一个重要的观念:光波在光学元件中会沿着“折射率大的区域”不停地产生全反射而前进。所以只要在基板上制作一个折射率大的区域,,就可以让光波在基板上沿着固定的通道传播。
>通道波导(Channel waveguide):使玻璃基板内的某些区域折射率增加,形成光的通道
>脊形波导(Ridge waveguide):在玻璃基板表面成长一层折射率大的厚膜(厚度大于1m),并且蚀刻出折射率大的区域,形成光的通道,,
制作光波导的材料较常使用的有“氧化矽(Silica)”与“矽(Silicon)”两种:
>氧化矽(Silica) 氧化矽(Silica)就是“石英玻璃(氧化矽非晶)”,外观呈透明无色很像玻璃,可以直接在上面制作折射率比较高的光波导。另外一种光学性质与氧化矽很像的材料是“玻璃(Glass)”,玻璃是氧化钾、氧化钠与氧化矽的混合物,外观呈透明无色,但是由于是混合物,光穿透时损耗比较大。
>矽(Silicon) 矽(Silicon)就是晶圆厂使用的矽晶圆,虽然矽晶圆在外观上不透明,看起来光好像无法穿透,但是光通讯产业所使用的光源都是“红外光”,红外光可以穿透矽晶圆,只是损耗比较大而已,由于矽晶圆的制程比较成熟,所以许多公司都试着发展这种技术。 |