Methodik zur Herstellung von transversalmodenselektiven Faserkopplern durch Schmelzzugverfahren und Gitterbelichtung

• Antragsteller: Dr. Jörg Neumann; Professor Dr.-Ing. Ludger Overmeyer
• Fachliche Zuordnung: Produktionsautomatisierung und Montagetechnik
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 282220216

In diesem Forschungsprojekt soll erstmals das Herstellungsverfahren für einen neuartigen transversalmodenselektiven Faserschmelzkoppler erforscht werden. Das Konzept des neuen Faserschmelzkopplers beruht auf einem Evaneszenzfeldkopper bestehend aus einer optischen Einmodenfaser mit eingebrachtem optischem Gitter sowie einer optischen Vielmodenfaser. Wesentliches Merkmal des neuen Kopplers ist die selektive Transversalmodenkopplung mittels optischen Gitters.Mit Hilfe des Gitters werden die asymmetrischen Ausbreitungseigenschaften der Ein- und Vielmodenfaser angepasst und somit kann gezielt zwischen einer beliebigen Transversalmode der Vielmodenfaser und der Grundmode der Einmodenfaser gekoppelt werden. Der wesentliche Vorteil des neuartigen Faserschmelzkopplers gegenüber herkömmlichen transversalmodenselektiven Kopplerstrukturen ist, dass individuelle Transversalmoden beliebiger Ordnung der Vielmodenfaser sich gezielt über das optische Gitter mit der Grundmode der Einmodenfaser koppeln lassen bei gleichzeitig geringem Übersprechen in benachbarte Transversalmoden der Vielmodenfaser.Die wissenschaftliche Herausforderung des Forschungsprojekts ist die Erforschung eines geeigneten Herstellungsverfahrens zur Integration von optischen Gittern in Schmelzkopplerstrukturen. Zum einen muss die neue Koppelstruktur zunächst umfassend im Rahmen von Simulationen theoretisch untersucht werden, um die Eigenschaften des Faserschmelzkopplers wie beispielsweise die Koppellänge, den Wellenleiterabstand sowie die Gitterperiode, Brechzahlmodulation und Länge des optischen Gitters bestimmen zu können. Zum anderen muss das zweistufige Herstellungsverfahren an sich erforscht werden. Hierzu gehören die Erforschung eines geeigneten Schmelzzugverfahrens und zugehöriger Echtzeitüberwachung und die Erforschung eines geeigneten Verfahrens zur Herstellung des optischen Gitters im Schmelzkoppler. Weiterhin müssen die optischen Eigenschaften des neuen Faserschmelzkopplers nach der Herstellung untersucht werden, um das Herstellungsverfahren beurteilen zu können und Optimierungspotential zu ermitteln.Der zu erforschende Faserschmelzkoppler soll in unterschiedlichen Bereichen neue Anwendungsfelder erschließen. Diese sind in der optischen Kommunikationstechnik, speziell im Hinblick auf das Modenmultiplexing und faseroptische MIMO (Multiple Input Multiple Output) Systeme, oder in der Faserlasertechnik, um beispielsweise transversalmodenselektiv in Large Mode Area Fiber (LMAF) zu koppeln.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortliche: Professor Dr. Dietmar Kracht; Professor Dr. Bernhard Roth