Professur für Opto- und Festkörperelektronik






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Integrierte Optik auf Silizium

Definition:
Realisierung von miniaturisierten optischen Elementen (Linsen, Spiegel), optischen Lichtwegen (planaren Wellenleitern), aktiven (Laser) und passiven (Fotodioden) Komponenten integriert auf einem Chip.
Integriert - optische Wellenleiterstrukturen auf Silizium
Analog zu mikroelektronischen Schaltungen lassen sich planare Wellenleiterschaltungen aufbauen, mit denen analoge und digitale optische Signale verarbeitet und übertragen werden können. Die optische Signalführung erfolgt durch optische Wellenleiter aus einem dielelektrischen Schichtsystem auf Silizium, im Silizium selbst (Dotierung der optischen wellenführenden Bereiche mit Ge, TiO, oder mittels spezieller Herstellungsverfahren (z.B. SOI-Technik).
An der Professur werden integriert - optische Strukturen, insbesondere optische Streifenwellenleiter und Rippenwellenleiter hergestellt. Die Wellenleiter werden zur Zeit aus Gründen der technologischen Realisierbarkeit als SixOyNz-Wellenleiter ausgeführt. Mit einem relativ hohen Brechzahlunterschied zwischen der Bufferschicht (thermisches Siliziumoxid bzw. CVD-Oxid) und dem Wellenleiter von etwa 5% .. 15% werden dabei stark führende Wellenleitersysteme erzeugt.
Der Schwerpunkt der Arbeiten an der Professur liegt in der Entwicklung eines wellenlängen-gemultiplexten Übertragungssystems mit integriert - optischen Multiplexer und Demultiplexern.
Durch Verbindungen einzelner optischer Wellenleiter wurden Grundstrukturen erzeugt, die signaltechnische Funktionen wahrnehmen können. Dies sind zum Beispiel:
  • Y - Verzweigungen
    Dieses Element dient in integriert optischen Schaltungen als Verzweiger oder als Vereiniger optischer Leistungen. Sie werden bei Multi- bzw. Demultiplexern als Modenfilter oder Modenselektoren und auch als Modenkonverter durch eine Kombination von zwei Verzweigungen eingesetzt.
  • optische Richtkoppler
    Sie werden als passive Elemente zur Leistungsteilung, zur Modulation oder zum Schalten von Lichtsignalen bzw. als Wellenlängenfilter oder als Polarisationsselektor eingesetzt.
Solche Anordnungen eignen sich für Telekommunikations- und Datenkommunikationsanwendungen, aber auch sensorische Aufgaben sind damit realisierbar.
Alle integriert optischen Grundstrukturen werden mit Hilfe des Zentrums für Mikrotechnologie der TU Chemnitz realisiert.
Ansprechpartner: Bernd Schauwecker, Mai 1999