FOR 653:  Aktive und abstimmbare mikrophotonische Systeme auf der Basis von Silicon-On-Insulator (SOI)

• Fachliche Zuordnung: Informatik, System- und Elektrotechnik
• Förderung: Förderung von 2006 bis 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 15008671

Die Silizium-Photonik ist seit mehr als einem Jahrzehnt ein attraktives Teilgebiet der Integrierten Optik, besonders stürmisch hat sie sich jedoch in den letzten Jahren entwickelt (siehe z.B. G.T. Reed: "The optical age of silicon", in Nature, 2004). Die volle Kompatibilität der Silicon-On-Insulator-Photonik (SOI-Photonik) mit den Prozessen der Mikroelektronik eröffnet die Perspektive, mittelfristig eine hochkompakte Integration elektronischer und photonischer Komponenten auf einem gemeinsamen Substrat erreichen zu können. Der hohe Indexkontrast von SOI-Wellenleitern verspricht kleinste Krümmungsradien und kompakteste Komponenten mit niedrigen Wellenleiterdämpfungen bis hinab zu weniger als 0,1 dB/cm. Wesentliche Materialeigenschaften sind der breite optische Transparenzbereich vom nahen bis weit zum mittleren Infrarot und die sehr gute Eignung für photonische Kristallstrukturen. Jüngst erzielte faszinierende Fortschritte sprechen dafür, dass sich die SOI-Technologie in Zukunft als Plattform für die Integrierte Optik etablieren wird.
Die Forschergruppe beschäftigt sich in einer ersten Phase mit zentralen Fragestellungen, die einen Durchbruch der SOI-Photonik zurzeit noch behindern. Insbesondere sollen effiziente optische Verstärker und Laser auf der Basis stimulierter Ramanstreuung realisiert, Abstimmungs- und Modulationsmöglichkeiten mit mikromechanischen Mitteln wie auch solche auf der Basis organischer und anorganischer elektrooptischer Cladding-Materialien untersucht, realisiert, verglichen, wichtige Basiskomponenten wie Bragg-Gitter, Umlenkspiegel und langperiodische Gitter entwickelt sowie grundlegende Anwendungen wie programmierbare Resonatoren, abstimmbare Dispersionskompensatoren und Pulsformer demonstriert werden. In einer sich anschließenden Phase sollen diese und gegebenenfalls weitere neuartige Komponenten und Subsysteme zu einem komplexen integriert-optischen System vereinigt werden, um so die Integration auf kleinster Fläche in einer mit der Mikroelektronik kompatiblen Prozesstechnik zu demonstrieren.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen

Projekte

• Abstimmbare polarisationsunabhängige Koppler, Polarisationsdreher und Gitterkoppler in SOI-Nanowire-Technologie (Antragsteller Müller, Jörg )
• Elektrooptisch abstimmbare und verstärkende Slow Light Silizium Photonik (Antragsteller Eich, Manfred )
• Gitterbasierte Diagnostik für SOI-Wellenleiterstrukturen (Antragsteller Brinkmeyer, Ernst )
• Hoch und niedrig dispersive periodische und aperiodische mikrophotonische Strukturen in Silicon-On-Insulator (Antragsteller Eich, Manfred )
• Koordination der Forschungsgruppe 653 (Antragsteller Brinkmeyer, Ernst )
• Optische Integrationstechnologie auf SOI-Basis (Antragsteller Petermann, Ph.D., Klaus )
• Raman-Verstärkung in Silizium-Wellenleitern (Antragsteller Brinkmeyer, Ernst )
• Steuerung von Ladungsträgerdynamik in SOI-Wellenleitern mittels BICMOS-Technologie (Antragsteller Tillack, Bernd )
• Verlustarme optische Systeme mit polarisationsunabhängigen SOI-Wellenleitern und Koppelstrukturen für die Kommunikations- und Messtechnik (Antragsteller Müller, Jörg )
• Wellenleiterstrukturen und -Komponenten für mehrlagige integriert-optische SOI-Systeme (Antragsteller Müller, Jörg )

• Sprecher: Professor Dr. Ernst Brinkmeyer