Design and realization of widely tunable sampled grating distributed bragg reflector lasers for communication and terahertz applications
| dc.contributor.advisor | Schell, Martin | |
| dc.contributor.author | Lee, Moon-Hyeok | |
| dc.contributor.referee | Shell, Martin | |
| dc.contributor.referee | Heck, Martijn | |
| dc.date.accepted | 2022-10-21 | |
| dc.date.accessioned | 2022-11-25T13:00:31Z | |
| dc.date.available | 2022-11-25T13:00:31Z | |
| dc.date.issued | 2022 | |
| dc.description.abstract | This thesis proposes novel sampled grating distributed Bragg reflector (SG DBR) lasers for communication and terahertz (THz) applications. The lasers are designed to provide a wide tuning range for increasing optical bandwidth and narrow optical linewidth for coherent applications. For the first time, SG DBR lasers are realized based on an InP generic foundry platform. The foundry platform supports integrated optoelectronic components for customers to manufacture photonic integrated circuits (PICs). Due to the difficulty of optimizing tuning sections, it is challenging to optimize widely tunable lasers without the performance degradation of other components. The SG DBR lasers compatible with the foundry process are demonstrated to cover C band. From this work, the SG DBR is a part of a process design kit (PDK) in the foundry platform. SG DBR lasers with an integrated ring resonator (SG DBR RR) are investigated to realize predetermined wavelength channels and improve optical linewidth. It comprises the four section SG DBR laser and the integrated ring resonator (RR), extending the cavity length to reduce the optical linewidth. Moreover, the RR provides predetermined wavelength channels, which can be used for DWDM applications. The lasers are designed with a broadband gain structure and low loss waveguides. Optimized SG DBR lasers are realized to cover a 98 nm tuning range based on the same wafer. A novel fully integrated PIC for continuous wave (CW) THz generation is proposed, consisting of two SG DBR lasers and passive components fabricated by the foundry platform. The two SG DBR lasers offer different tuning ranges with slight overlap, the highest bandwidth obtained with any integrated tunable laser source based on InP platform. The PIC can be an important component of the CW THz system with a small footprint and volume production at a low cost. | en |
| dc.description.abstract | In dieser Arbeit werden neuartige Sampled Grating Distributed Bragg Reflector (SG DBR) Laser für Kommunikations- und Terahertz (THz)-Anwendungen vorgestellt und untersucht. Die Laser sind so konzipiert, dass sie einen großen Wellenlängen-Abstimmbereich zur Erhöhung der optischen Bandbreite und eine schmale optische Linienbreite für kohärente Anwendungen bieten. Erstmalig werden SG DBR Laser auf der generischen InP-Foundry-Plattform realisiert. Diese Plattform bietet integrierte optoelektronische Komponenten für Kunden zur Herstellung photonisch integrierter Schaltungen (PICs). Ziel ist die Optimierung des abstimmbaren Wellenlängenbereichs ohne dass gleichzeitig die Leistung anderer Komponenten beeinträchtigt wird. Es wird gezeigt, dass die für diese Arbeit entwickelten SG DBR-Laser das vollständige C-Band abdecken. Sie sind inzwischen ein fester Bestandteil des Prozessdesign-Kits (PDK) der Foundry-Plattform. Des weiteren werden SG DBR-Laser mit einem integrierten Ringresonator (SG DBR RR) untersucht. Die Ringstruktur als zusätzlicher Filter erlaubt eine insgesamt größere Resonatorlänge und somit eine verringerte Linienbreite. Außerdem bietet der RR vorbestimmte Wellenlängenkanäle, die für DWDM-Anwendungen genutzt werden können. Die Laser sind mit einer breitbandigen Verstärkungsstruktur und verlustarmen Wellenleitern konzipiert. Optimierte SG DBR-Laser ohne RR werden auf demselben Wafer realisiert, um einen Abstimmbereich von 98 nm abzudecken. Es wird zudem ein neuartiger, voll integrierter PIC für die Erzeugung von THz-Wellen (CW) vorgestellt, der aus zwei SG DBR-Lasern und passiven Komponenten besteht, die auf Basis der Foundry-Plattform hergestellt werden. Die Abstimmbereiche der beiden enthaltenen SG DBR-Laser sind leicht überlappend, sodass sich eine abgedeckte Bandbreite ergibt, die auf Basis einer InP-Plattform bisher unerreicht ist. Der PIC kann eine wichtige Komponente des CW-THz-Systems sein, das eine kleine Grundfläche hat und zu geringen Kosten in Serie produziert werden kann. | de |
| dc.identifier.uri | https://depositonce.tu-berlin.de/handle/11303/17718 | |
| dc.identifier.uri | https://doi.org/10.14279/depositonce-16504 | |
| dc.language.iso | en | |
| dc.rights.uri | https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/ | |
| dc.subject.ddc | 530 Physik | de |
| dc.subject.other | semiconductor tunable lasers | en |
| dc.subject.other | optical communication | en |
| dc.subject.other | terahertz applications | en |
| dc.subject.other | sampled gratings | en |
| dc.subject.other | ring resonators | en |
| dc.subject.other | halbleiterbasierter abstimmbarer Laser | de |
| dc.subject.other | optische Kommunikation | de |
| dc.subject.other | Terahertz-Anwendungen | de |
| dc.title | Design and realization of widely tunable sampled grating distributed bragg reflector lasers for communication and terahertz applications | en |
| dc.title.translated | Entwurf und Realisierung von weit durchstimmbaren Sampled Grating Distributed Bragg Reflector Lasern für Kommunikation und Terahertz-Anwendungen | de |
| dc.type | Doctoral Thesis | |
| dc.type.version | acceptedVersion | |
| tub.accessrights.dnb | free | |
| tub.affiliation | Fak. 2 Mathematik und Naturwissenschaften::Inst. Festkörperphysik::FG Optische und Optoelektronische Integration | |
| tub.publisher.universityorinstitution | Technische Universität Berlin |