Effiziente nichtlineare Signalverarbeitung mit Silizium-Nano-Wellenleitern

• Antragsteller: Professor Klaus Petermann, Ph.D.; Professor Dr.-Ing. Lars Zimmermann
• Fachliche Zuordnung: Elektronische Halbleiter, Bauelemente und Schaltungen, Integrierte Systeme, Sensorik, Theoretische Elektrotechnik
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 280092157

Der Beginn der Projektarbeit lag auf dem 1.1.2016 (IHP Zimmermann, Gajda, Vertragsende 31.12.2017) sowie auf dem 01.05.2016 (TUB Petermann, Liebig/Ronniger, Vertragsende 30.4.2018). Die erste Zielstellung des Ursprungsprojekts war das Erreichen parametrischen Gewinns bei Dauerstrich- (CW) Signalen in Silizium-Nanowellenleitern mit p-i-n-Wellenleiterdioden mittels Wellenleiteroptimierung und in komplexeren Wellenleiterstrukturen. Das zweite Ziel war die Untersuchung möglicher Anwendungen auf dem Gebiet der optischen Signalregeneration. Im Laufe des Projekts wurde es jedoch schnell deutlich, dass das Potential der p-i-n-Wellenleiterdioden in Silizium für die optische Signalverarbeitung weit über dem ursprünglich antizipierten Potential liegt. Es wurde klar, dass nicht nur das Erzielen parametrischen Gewinns ein Untersuchungsziel sein sollte. Wir konnten in einem Dual-Polarisationsschema polarisationsunabhängige 4-Wellenmischung auf Basis von Nanowellenleitern zeigen. Des Weiteren haben wir Ringresonatorstrukturen mit p-i-n-Dioden hergestellt, um die Effizienz von auf 4-Wellenmischung basierenden Prozessen bei niedriger Pumpleistung zu erhöhen. Im Hinblick auf die Fülle bereits erzielter Ergebnisse und aufgrund des Grundlagen-Charakters unserer Technologie würden wir gerne eine Fortsetzung des Projekts bis zum 30.4.2020 beantragen, um die ursprünglich gesetzten Ziele zu erreichen und zusätzliche Arbeiten in Angriff zu nehmen. Die Fortsetzungsphase soll sich mit den folgenden Schwerpunktthemen beschäftigen:(A) Das erreichen parametrischen Gewinns in einem Multi-Stage-Pump-Schema, wie im ursprünglichen Antrag vorgesehen.(B) Erweiterung des Polarisation-Diversity-Schemas zur Signalregeneration(C) Untersuchung von 4-Wellenmischung in verlustarmen Ringresonatoren bei niedriger Pumpleistung

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen