透明光学材料的折射率随温度变化，这种现象就叫热光效应。我们用下面这个公式来量化它的大小。
其中，介质折射率是等于真空光速÷介质内光速，即：
温度升高时，材料会发生微弱的热膨胀，分子或原子之间的间距变大。间距拉大后，单位体积内能被光波电场驱动的电子数变少了，光与材料的相互作用减弱，对光的减速效果下降，所以折射率通常会降低。
但与此同时，温度升高还会让材料内部的原子和分子热振动加剧。以硅为例，温度升高时，内部原子热振动幅度增大，价电子和自由电子的活跃度明显提升。
而热光效应的根本原因，就是温度上升导致原子、分子的热振动加剧。
所以对于硅来说，虽然热膨胀确实存在，但电子活跃度变化带来的光学性能影响，远比热膨胀引起的载流子稀释效应要强。
所以硅、二氧化硅这类材料啊，温度越高折射率越大，属于正热光系数材料。这个结果和我们日常直觉可能不太一样。
热光效应在实际中有不少应用。比如马赫-曾德尔干涉仪，就是利用热光效应来调节两臂的相位差，实现光开关或光衰减功能。
Coherent：单通道 400G PAM4 纯硅 MZM 调制方案
海信Ligent：基于 TFLN MZM 的 400G/lane LDO 方案验证
GlobalFoundries：单波 200G 的 60GHz 硅光 MZM 调制器方案
一束光分成两路，分别进入两条平行的干涉臂。一条是参考臂，没有加热结构，温度恒定，折射率固定。另一条是热光移相臂，波导上方带有金属加热电阻。
加热时，这条臂的折射率增加，光速变慢，相位延迟增大。两条臂之间产生相位差，从而实现光路的开关或衰减控制。
不过热光效应的响应速度比较慢，适合做静态光路切换，比如光开关，但没法用来高速调制传输数据。真正的高速调制靠的是电光效应，而不是热光效应。
另外，热光效应也可以用来做补偿。比如用硅热相移补偿器，来解决铌酸锂调制器常见的直流偏置漂移问题。
薄膜铌酸锂基础&华为海思的 540Gbps SiN-SOI-TFLN
再比如，EML，DFB 激光器的波长漂移也源于热光效应，温度升高使波导折射率上升、光栅周期拉伸，谐振波长向长波方向移动。
在长距、DWDM这些场景，DFB激光器对温度极为敏感， 光模块内部会配备 TEC 半导体制冷片和热敏电阻，通过闭环控温来稳定波长。
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