Entwicklung und Untersuchungen zur Herstellung verlustarmer passiver Wellenleiter und verstärkender Wellenleiter

Abstract

Optische Netze bilden die Grundlage für die Hochgeschwindigkeitsdatenübertragung, die in der nahen Zukunft für Dienstleistungen wie Video on Demand, Teleworking und Telecommuting benötigt wird. In dieser Arbeit werden zwei wesentliche Bestandteile optischer Netze untersucht. Bei den Entwicklungsarbeiten werden Kompositmaterialien basierend auf einem wäßrigen und für 1.5 µm Anwendungen einem wasserfreien Sol-Gel-Prozeß untersucht. Ausgehend von Systemanforderungen und Simulationsrechnungen wurde eine geeignete Wellenleiterherstellungstechnologie entwickelt, Wellenleiter hergestellt, charakterisiert und gewertet. Zur Herstellung der verstärkenden Glaswellenleiter wurde eine neue Wellenleiterherstellungstechnologie, das Heißpreßverfahren entwickelt und mittels Simulationsrechnungen das Potential des technologischen Ansatzes unter Berücksichtigung der Upconversion untersucht. Planare Wellenleiterverstärker wurden hergestellt, in dem das Substrat mit dem Deckglas zusammen gebondet wurde. Eine externe Verstärkung einschließlich der Koppelverluste von 7dB und eine interne Verstärkung von mehr als 15dB wurden erreicht mittels eines 34 mm langen Wellenleiter.

All optical networks are the basis for the high speed data transmission needed in near future telecommunications including special services like video on demand, teleworking and telecommuting. This thesis concentrates on two subjects for optical networks: The passive integrated optical waveguide for splitters or switches and the integrated optical planar waveguide amplifier. Concerning the passive components composite materials derived by aqueous and for low loss 1.5 µm applications by water free Sol-Gel-processing were investigated. Based on the system requirements and waveguide simulations a appropriate waveguide fabrication technology developed, waveguides realised and evaluated. For the realisation of amplifying glass waveguides a new waveguide fabrication technology, the hot-pressing method, which allows to realise waveguides with a undoped cladding, has been developed and investigated. By simulation the potential of the approach was evaluated including upconversion effects. The planar waveguide amplifiers were fabricated by reactive ion etching the microstructures into the substrate, pressing the core material into the structures and bonding the substrate to the cover. External waveguide gain including coupling loss of 7dB and internal gain of more than 15dB gain were achieved by means of a 34 mm waveguide.