Sol-Gel-Materialien für die optische Nachrichtenübertragung

Abstract

Es wurden Sol-Gel-Materialien für den Einsatz in der optischen Nachrichtenübertragung hergestellt und charakterisiert. Im ersten Teil der Arbeit wurden erbiumdotierte Nanokomposite synthetisiert, wobei Erbiumkomplexe in eine phononenreiche Matrix eingebaut wurde. Im zweiten Teil der Arbeit erfolgte der Einbau von Erbium in phononenarme anorganische Matrices. Durch eine spezielle Syntheseführung war die Herstellung von mit Al2O3 und Er2O3 dotierten SiO2-Schichten möglich. Parallel hierzu wurden im Hinblick auf die Herstellung eines kompletten Wellenleiterverstärkers dicke SiO2-Bufferschichten hergestellt. Mittels Rapid thermal annealing konnten durch einen Mehrfachbeschichtungsprozeß bis zu 7,5 µm dicke Buffer-Core-Schichtsysteme hergestellt werden. Im dritten Teil der Arbeit wurde die Synthese der Schichten so weiterentwickelt, dass höhere Einfachschichtdicken erhalten wurden. So konnte durch die Verwendung eines nanopartikulären Kieselsols in Verbindung mit Plyvinylalkohol SiO2-Einfachbeschichtungen mit Schichtdicken bis 4 µm hergestellt werden. Zur Brechzahlanpassung für wellenleitende Systeme war eine Dotierung mit Al2O3, PbO und Er2O3 möglich. An mit Al2O3 und PbO dotierten Schichten konnten Dämpfungen < 0,9 dB/cm bestimmt werden; mit Al2O3 und Er2O3 dotierte Schichten zeigten Fluoreszenzen bie 1550 nm. Aufgrund prozeßtechnischer Vorteile bei der Synthese der Materialien für die optische Nachrichtenübertragung eröffnet sich diesen ein interessantes Anwendungspotential.

Sol-Gel materials for use in optical communication were produced and characterized. In the first part of the study, erbium-doped nanocomposites were synthesized, whereby erbium complexes were built into a phonone-rich matrix. In the second part of the study, erbium was built into low-phononic anorganic matrices. A special synthesis procedure enabled the production of SiO2 layers doped with Al2O3 and Er2O3. At the same time, thick SiO2 buffer layers were produced with regard to the production of a complete optical amplifier. By means of Rapid Thermal Annealing, it became possible to produce buffer core layer systems with a thickness up to 7.5 µm by multiple coating. In the third part of the study, the synthesis of the layers was further developed in such a way, that a higher single layer thickness was achieved. In this way, SiO2 coatings with a layer thickness up to 4 µm could be achieved using a nanoparticulate SiO2 sol in combination with polyvinylalcohol. In order to adapt the refractive index for wave-guiding systems, doping with Al2O3, PbO and Er2O3 was possible. The layers doped with Al2O3 and PbO showed an optical loss < 0,9 dB/cm; layers doped with Al2O3 and Er2O3 showed fluorescence at 1550 nm. Due to their advances regarding process technology for the synthesis of materials for optical communications, there is an interesting portential for their application.