シリコンフォトニクス
しかし、適切な導波路形状を選択することにより、これを逆にし、短い波長のパルスの方が早く進むという異常GVDを達成することが可能である。異常分散はソリトン伝播の前提条件であり、変調不安定性にとって重要である。
シリコンフォトニクスの構成要素が、それらが製造されるウエハのバルクシリコンから光学的に独立のままであるため、間に入る材料の層を持つことが必要である。これは普通、酸化シリコンであり、屈折率がはるかに低く(今回興味のある波長領域で約1.44))、それによりシリコン-酸化シリコン界面での光は(シリコン-空気界面での光のように)全内部反射し、シリコン中に残り続ける。この構成はSOI(Silicon on Insulator)として知られている。これは寄生容量を低減して性能を向上させるために部品を絶縁体(酸化シリコン)の層上に構築するCMOS LSI技術であるSOIにちなんで命名された。
二次非線形性は、結晶構造の中心対称性のためバルクシリコンには存在しない。しかし、ゆがみを加えることで、シリコンの反転対称性が破壊されることがある。これは、例えば薄いシリコン膜上に窒化シリコン層を堆積させることで得られる。 二次非線形現象は、光変調、自発的パラメトリック下方変換、パラメトリック増幅、超高速光信号処理、中赤外発生などに活用できる。しかし、効果的な非線形変換は、関与する光波間の位相整合を必要とする。ゆがみシリコンに基づく2次非線形導波路は分散工学により位相整合を達成することができる。しかし、これまでのところ実験的実証は位相整合していない設計のみに基づいている。高い非線形の有機クラッディングと周期的にゆがんだシリコン導波路で被覆されたシリコンダブルスロット導波路においても位相整合が得られることが示されている。
シリコンは、光子が材料の励起もしくは緩和に対応してわずかに異なるエネルギーを有する光子と交換されるラマン効果を示す。シリコンのラマン遷移は、単一の非常に狭い周波数ピークにより支配される。これはラマン増幅のような広帯域現象には問題があるが、ラマンレーザのような狭帯域デバイスにとっては有益である。ラマン増幅とラマンレーザの初期の研究は、カリフォルニア大学ロサンゼルス校で開始され、純利得シリコンラマン増幅器とファイバ共振器を備えたシリコンパルスラマンレーザの実証につながった(Optics express 2004)。結果的に、全シリコンラマンレーザは2005年に作られた。