Sperrfrist bis telefonischer Freigabe! In einem Laserlabor des Instituts für Angewandte Physik der Friedrich-Schiller-Universität Jena experimentriert der Physik-Doktorand Felix Dreisow am Montag (27.04.2009) mit einem etwa zehn Zentimeter langen Lichtwellen-Leiter aus Glas, dessen optische Eigenschaften durch Behandlung mit einem sogenannten Femtosekundenlaser gezielt modifiziert wurde. Normalerweise sind Lichtstrahlen an gläsernen Wellenleitern nur an der Ein- und an der Austrittsfläche erkennbar, durch das von den Wissenschaftlern der Arbeitsgruppe "Ultraschnelle Optik" entwickelte Verfahren kann der genaue Weg eines Lichtstrahls durch einen Wellenleiter sichtbar gemacht und kontrolliert werden. Die praktische Anwendung für ihre Grundlagenforschungen sehen die Jenaer Physiker beispielsweise in der Telekommunikationstechnik oder bei bildgebenden Verfahren. Foto:Jan-Peter Kasper dpa/lth

Wellenleiterdesign und -analyse

Software

Das Design integriert-optischer Bauelemente erfordert eine Reihe von Software-Werkzeugen, die auf unterschiedlichen numerischen Methoden beruhen.

Für die Eigenmodenberechnung werden Finite-Differenzen- und Finite-Elemente-Methoden, das Modematching und Transfer-Matrix-Verfahren angewendet, mit dem auch zylindrische Brechzahlprofile behandelt werden können.

Für die Feldausbreitung werden benutzt:

  • Beam-Propagation-Methode
  • Modenpropagation
  • Finite- Difference-Time-Domain-Methode

Für Multimode-Designs kommen Ray-Tracing-Verfahren zum Einsatz.

Eigenentwickelte Programme, Makros und Schnittstellenroutinen werden bei folgenden Aufgaben eingesetzt:

  • Optimierung von Wellenleiterschaltungen
  • Auswertung experimenteller Daten mit der Messung der Brechzahlverteilung von Wellenleiterkonfigurationen
  • Modellieren verschiedener physikalischer Aspekte
  • Thermo-optische Wellenleiterbauelemente
  • Design hybrider Systeme aus mikro- und integriert-optischen Komponenten

 

Erfahrungen

  • WDM und DWDM-Bauelemente auf der Basis unterschiedlicher Wellenleitertypen und -materialien (Step-Index, Gradienten-Index etc.)
  • 3D-Wellenleiter Fan-out für die optische HF-Signalsummation
  • 1xN und NxM Verzweiger in kaskadierten 1x2- und in Sternkonfigurationen
  • Planare Wellenleiter in Polymermaterialien
  • Verringerung der Nebensprechdämpfung in Schaltnetzwerken
  • Anti-Resonant-Reflecting Optical Waveguides
  • Einbeziehung von mittels RNF bestimmten Messwerten der Brechungsindexverteilung in die Entwicklung von Wellenleiterschaltungen
  • Wellenleiterarrays für die Fluoreszenzdetektion
  • Biosensorik mittels Oberflächen-Plasmon-Polariton-Anregung
  • Diffraktive Strahlformung in Halbleiter-Breitstreifen-Wellenleiterlasern

 

Unser Angebot

  • Design von passiven und aktiven Wellenleiterbauelementen auf der Basis moderner Softwaretools und langjähriger Designerfahrungen
  • Unterstützung bei der Entwicklung von Wellenleiterbauelementen durch Masken-Layout, Prototypenentwicklung von Polymerwellenleitern, Wellenleitercharakterisierung
  • Elektrodendesign für Wellenleiterbauelemente, bspw. Modulatoren und Schalter
  • Komplexe Analyse von Wellenleiterbauelementen, bspw. für thermo-optische Anwendungen
  • Kontaktvermittlung zu potenziellen Herstellern
  • Beratungsdienstleistungen