シリコンフォトニクス
シリコンは1対の光子が電子-正孔対を励起するように働く2光子吸収を示す。この過程はカー効果と関連があり、複素屈折率の類推により複素カー非線形の虚部と考えることができる。1.55マイクロメートルの電気通信波長では、この虚部は実部の約10%である。
2光子吸収の影響は、光を無駄にし望ましくない熱を生成するため非常に破壊的である。しかし、2光子吸収のカー比が低くなる長い波長に切り替えるか、スロット導波路(内部非線形材料がカー比に対する2光子吸収が低い)を使用することで軽減することができる。もしくは、2光子吸収により失われたエネルギーは、生成された電荷キャリアからエネルギーを抽出することにより(後述の通り)部分的に取り戻すことができる。
シリコンは約1.1マイクロメートルを超える波長を有する赤外光に対して「透明」である。また、シリコンは約3.5と非常に高い屈折率を持つ。この高い屈折率によるきつい光閉じ込めにより、わずか数百ナノメートルの断面寸法を有することのできる微視的光導波路が可能になる。シングルモード伝播が達成され、それにより(シングルモード光ファイバのように)モード分散の問題を排除できる。
このきつい閉じ込めから生じる強い誘電境界効果は、工学分散関係を実質的に変える。導波路形状を選択することにより、超短パルスを必要とする用途にとって極めて重要な所望の特性を有するように分散を適合することが可能となる。特に、群速度分散(すなわち群速度が波長とともに変化する程度)を厳密に制御することができる。1.55マイクロメートルのバルクシリコンでは、長い波長のパルスが短い波長のものよりも高い群速度で移動するという点で、群速度分散(GVD)は標準である。