Interferometric devices based on 4µm SOI material for application in optical telecommunications
| dc.contributor.advisor | Petermann, Klaus | en |
| dc.contributor.author | Voigt, Karsten | en |
| dc.contributor.grantor | Technische Universität Berlin, Fakultät IV - Elektrotechnik und Informatik | en |
| dc.date.accepted | 2012-02-06 | |
| dc.date.accessioned | 2015-11-20T21:22:02Z | |
| dc.date.available | 2012-06-04T12:00:00Z | |
| dc.date.issued | 2012-06-04 | |
| dc.date.submitted | 2012-06-04 | |
| dc.description.abstract | Die vorliegende Dissertation befasst sich mit der Realisierung integriert-optischer Komponenten im Materialsystem Silicon-on-Insulator (SOI). Ein Schwerpunkt bildet die Realisierung von Mach-Zehnder Delay Interferometern (MZ-DI) in 4µm SOI-Technologie und die Frage, ob derartige Interferometer zur Demodulation phasenmodulierter Datensignale im hochbitratigen Bereich geeignet sind. Die Dissertation befasst sich zunächst mit dem Design der Basiskomponenten eines MZ-DI in SOI-Technologie. Zu diesen Komponenten zählen einmodige Wellenleiter und Multimode-Interferenzkoppler. Die anfangs simulativ optimierten Komponenten konnten durch Iterationen bei der Fabrikation mit sehr guter Performance realisiert werden. Die SOI-Wellenleiter weisen typische Verluste von ~ 0.15 dB/cm auf. Die Interferenzkoppler weisen hinsichtlich Abstrahlverluste, Imbalance, polarisationsabhängigen Verlusten und Phasengenauigkeit eine State-of-the-art performance auf. Basierend auf diesen Basiskomponenten konnten MZ-DI hoher Güte realisiert werden. Typische Auslöschungen liegen im Bereich von 30 dB. Der polarisationsabhängige Frequenzshift (PDFS) der Interferometer konnte bis auf ~ 0.2 GHz reduziert werden. Das dazu entwickelte Verfahren beruht auf dem photoelastischen Effekt, wobei der durch eine Oberflächenschicht generierte Stress die Doppelbrechung von SOI-Wellenleitern beeinflusst. Durchgeführte Systemtests erbrachten den Nachweis, dass in SOI-Technologie realisierte MZ-DI zur Demodulation phasenmodulierter Datensignale geeignet sind. Weiterhin wird die Eignung photonischer Chips in SOI-Technologie als Plattform für die Integration aktiver InP-Komponenten (Photodetektoren, optische Verstärker) in Flip-Chip Technologie untersucht. Hintergrund ist dabei die Realisierung integriert-optischer DPSK Empfänger und die Realisierung integriert-optischer Wellenlängenkonverter. In Kooperation mit anderen europäischen Universitäten und der Firma u2t-Photonics konnte die Flip-Chip Integration als solche sowie die optische Funktionalität der jeweiligen Gesamtkomponente erfolgreich demonstriert werden. | de |
| dc.description.abstract | This PhD thesis describes the realization of integrated optical components in Silicon-on-Insulator (SOI) material. In particular, the thesis is focused on the realization of Mach-Zehnder delay interferometers (MZ-DI) in 4µm SOI technology. As an example, the ability of MZ-DI for the demodulation of phase-modulated data signals is investigated. As a first step, the thesis considers the design of the basic components for the realization of MZ-DIs in SOI technology. These components are single-mode waveguides and multi-mode interference (MMI) couplers. Following the simulations and iterations of the fabrication, these components could be realized with high-performance. The typical waveguide loss is ~ 0.15 dB / cm. The MMI couplers show state-of-the-art performance in terms of excess loss, imbalance, polarization-dependent loss and phase accuracy. Based on these components, the performance of the MZ-DIs was investigated. Typical extinction ratios are in the range of 30 dB. The polarization-dependent frequency shift (PDFS) could be reduced to about 0.2 GHz. This is possible by generation of stress through the deposition of a cladding resulting in a change of the waveguide birefringence. Dynamic measurements confirm that the realized MZ-DIs in 4µm SOI technology are able to demodulate DPSK data signals. Furthermore, the hybrid integration of active InP components on SOI platform has been demonstrated. Based on flip-chip technology, an integrated optical DPSK receiver and an integrated all-optical wavelength converter were realized. The hybrid integration as well as the optical functionality of the components is demonstrated successfully. This was accomplished by TU-Berlin in cooperation with other European universities and the company u2t-potonics. | en |
| dc.identifier.uri | urn:nbn:de:kobv:83-opus-35568 | |
| dc.identifier.uri | https://depositonce.tu-berlin.de/handle/11303/3522 | |
| dc.identifier.uri | http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-3225 | |
| dc.language | English | en |
| dc.language.iso | en | en |
| dc.rights.uri | http://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/ | en |
| dc.subject.ddc | 620 Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten | en |
| dc.subject.other | Interferometer | de |
| dc.subject.other | MMI-Koppler | de |
| dc.subject.other | Photonik | de |
| dc.subject.other | SOI-Technologie | de |
| dc.subject.other | Wellenleiter | de |
| dc.subject.other | Interferometer | en |
| dc.subject.other | MMI coupler | en |
| dc.subject.other | Photonics | en |
| dc.subject.other | SOI technology | en |
| dc.subject.other | Waveguides | en |
| dc.title | Interferometric devices based on 4µm SOI material for application in optical telecommunications | en |
| dc.title.translated | Interferometrische Komponenten auf der Grundlage von 4µm SOI-Material für Anwendungen in der optischen Telekommunikation | de |
| dc.type | Doctoral Thesis | en |
| dc.type.version | publishedVersion | en |
| tub.accessrights.dnb | free | * |
| tub.affiliation | Fak. 4 Elektrotechnik und Informatik::Inst. Hochfrequenz- und Halbleiter-Systemtechnologien | de |
| tub.affiliation.faculty | Fak. 4 Elektrotechnik und Informatik | de |
| tub.affiliation.institute | Inst. Hochfrequenz- und Halbleiter-Systemtechnologien | de |
| tub.identifier.opus3 | 3556 | |
| tub.identifier.opus4 | 3341 | |
| tub.publisher.universityorinstitution | Technische Universität Berlin | en |
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