光波導(Optical waveguide) 可以傳遞電磁波訊號的介質通稱為“波導(Waveguide)”,因為光是一種電磁波,因此可以傳導光的介質稱為“光波導(Optical waveguide)”,
光纖(Fiber)用來傳遞光訊號是較基本的光學元件,因此光纖就是一種光波導,但是光通訊系統必須處理光訊號的分光、合光、切換等,因此除了光纖以外,仍然需要其它可以處理光訊號的元件,我們稱為“光波導元件”。
光波導的基本結構很多,先思考一個較簡單的問題:如何讓光波在基板上沿著固定的通道傳播?前面提過一個重要的觀念:光波在光學元件中會沿著“折射率大的區域”不停地產生全反射而前進。所以只要在基板上制作一個折射率大的區域,,就可以讓光波在基板上沿著固定的通道傳播。
>通道波導(Channel waveguide):使玻璃基板內的某些區域折射率增加,形成光的通道
>脊形波導(Ridge waveguide):在玻璃基板表面成長一層折射率大的厚膜(厚度大于1m),并且蝕刻出折射率大的區域,形成光的通道,,
制作光波導的材料較常使用的有“氧化矽(Silica)”與“矽(Silicon)”兩種:
>氧化矽(Silica) 氧化矽(Silica)就是“石英玻璃(氧化矽非晶)”,外觀呈透明無色很像玻璃,可以直接在上面制作折射率比較高的光波導。另外一種光學性質與氧化矽很像的材料是“玻璃(Glass)”,玻璃是氧化鉀、氧化鈉與氧化矽的混合物,外觀呈透明無色,但是由于是混合物,光穿透時損耗比較大。
>矽(Silicon) 矽(Silicon)就是晶圓廠使用的矽晶圓,雖然矽晶圓在外觀上不透明,看起來光好像無法穿透,但是光通訊產業所使用的光源都是“紅外光”,紅外光可以穿透矽晶圓,只是損耗比較大而已,由于矽晶圓的制程比較成熟,所以許多公司都試著發展這種技術。 |