Verlustarme optische Systeme mit polarisationsunabhängigen SOI-Wellenleitern und Koppelstrukturen für die Kommunikations- und Messtechnik

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Jörg Müller
• Fachliche Zuordnung: Mikrosysteme ; Elektronische Halbleiter, Bauelemente und Schaltungen, Integrierte Systeme, Sensorik, Theoretische Elektrotechnik
• Förderung: Förderung von 2006 bis 2012
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 15008671

Ziel des Vorhabens ist die Herstellung von neuartigen, auch modulierbaren monomodigen SOI-Wellenleiterstrukturen für die optische Nachrichtentechnik mit verringerten Anforderungen an Photolithographie und Ätztechnik bezüglich Strukturauflösung und Kantenrauhigkeit. Dazu sollen in SOI-Schichten strukturierte Silizium-Wellenleiterkerne durch eine nachfolgende lokale thermische Oxidation (LOCOS-Technik) in ihrem Querschnitt verringert werden. Dabei entsteht gleichzeitig eine verlustarme Mantelschicht, die aufgrund der glättenden Eigenschaften der thermischen Oxidation und des gegenüber Luft erhöhten Brechungsindexes von SiO2 die Streuverluste vermindert, ohne dass sich der zulässige minimale Krümmungsradius für solche Strukturen, wie er für scharfe Wellenleiterkrümmungen z.B. für Koppler, Verzweigungen oder Ringresonatoren erforderlich ist, wesentlich erhöht. Durch die Möglichkeit, mit diesem Verfahren auch getaperte Strukturen und sehr kleine Querschnitten zu realisieren, sollen mit diesem Verfahren auch Querschnittsänderungen und Taperstrukturen integriert werden, wie sie zur Intensitätssteigerung (Raman-Laser, Detektoren) und zum Übergang z.B. auf photonische Kristalle erforderlich sind. Insbesondere sollen dann Detektoren in Silizium auf Basis der 2-Photonen-Anregung entworfen, aufgebaut und untersucht werden. Um elektro-optisch modulierbare Wellenleiterstrukturen zu realisieren, sollen anstelle des SiO2-Mantels undotierte isolierende und Al-dotierten leitfähige ZnO-Schichten in Mehrlagentechnik abgeschieden werden. Da diese ZnO-Schichten ein ausgeprägtes c-Achsen-Wachstum und damit einen starken elektro-optischen Effekt sowie geringe Absorptionsverluste bei Wellenlängen oberhalb von 1µm aufweisen, lassen sich abstimmbare Wellenleiterstrukturen (~10mm), aber auch Koppler und Ringresonatoren hoher Güte realisieren.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 653: Aktive und abstimmbare mikrophotonische Systeme auf der Basis von Silicon-On-Insulator (SOI)