Silizium basierte Modulatoren und deren Ankopplung an andere Komponenten. Teilvorhaben. Verbundprojekt: Monolithisch-integrierbare Silizium-basierte photonische Bauelemente für Telekommunikations-Applikationen MISTRAL. Schlussbericht. Berichtszeitraum: 01.08.2009 31.12.2012
(German)
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Im Projekt MISTRAL entwickelte und realisierte das KIT neuartige Modulatorstrukturen für die SOI Plattform. Kernkonzept hierfür ist die Infiltrierung eines Silizium Schlitzwellenleiters durch ein stark nichtlineares elektrooptisches Polymer. Mögliche Strukturkonzepte wurden eingehend untersucht und an die benötigten Spezifikationen angepasst. Geeignete nichtlineare Polymere wurde ermittelt und ihre Kompatibilität mit den Schlitzwellenleitern experimentell verifiziert. Darauf aufbauend wurden vom KIT komplexe Mach-Zehnder und IQ-Modulatoren entworfen und ein geeignetes Herstellungsverfahren mit dem Projektpartner AMO entwickelt. Die hergestellten Strukturen wurden am KIT mit dem nichtlinearen Polymer hybridisiert und funktionalisiert sowie statisch und dynamisch charakterisiert. Die hergestellten Modulatoren zeichnet eine geringe Bauteilgröße von 1 mm bei gleichzeitig geringer Modulationsspannung sowie deren Geschwindigkeit aus. So unterstützen die Bauteile Symbolraten bis 40 Gbd und eine Datenrate von 84 Gbit/s wodurch die angestrebten 10 Gbit/s deutlich übertroffen wurden. Des Weiteren untersuchte das KIT im Projekt neuartige Verfahren zur Anbindung von Glasfasern an Siliziumchips, welche aufgrund der 20 Mal kleineren Modenquerschnitte der Siliziumwellenleiter kritisch ist. Gemeinsam mit den Partnern u2t, AMO und IHT wurden Spezifikationen für das Packaging von Siliziummodulatoren festgelegt und geeignete Packagingkonzepte entwickelt. Diese Konzepte basieren zum einen auf röntgenlithografischen Methoden und der LIGA-Abformtechnik zum anderen auf schräg geschliffenen Fasern. Diese neu entwickelten Fasern ermöglichen die Nutzung von vertikal koppelnden Siliziumgitterkopplern bei gleichzeitig flacher Anordnung von Faser und Chip.
In the project MISTRAL KIT developed and realized novel silicon based modulator structures for the SOI platform, exploiting the hybridization of a silicon slot waveguide with strongly nonlinear organic cladding materials. Different possible structures where investigated and adapted to the required specifications. Suitable nonlinear materials where investigated and their compatibility to hybrid integration was tested. Based on this approach KIT developed complex Mach-Zehnder and IQ-modulators and a fabrication process in collaboration with AMO GmbH. Fabricated devices where functionalized with the organic materials at KIT and statically and dynamically characterized. The fabricated devices have a small length of 1 mm, perform at high data rates of up to 84 Gbit/s and at symbol rates of up to 40 Gbd and have a low drive voltage. In addition KIT investigated novel fiber pigtailing approached using on X-ray lithography based structures and by developing a fabrication process for angle polished fibers. The developed concept enables flat pigtailing SOI chips although vertically emitting grating couplers where used as coupling structures.
Silizium basierte Modulatoren und deren Ankopplung an andere Komponenten. Teilvorhaben. Verbundprojekt: Monolithisch-integrierbare Silizium-basierte photonische Bauelemente für Telekommunikations-Applikationen MISTRAL. Schlussbericht. Berichtszeitraum: 01.08.2009 31.12.2012