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Dissertation angenommen durch: Gerhard-Mercator-Universität Duisburg, Fakultät für Naturwissenschaften, Institut für Physik, 2001-07-09
BetreuerIn: Prof.Dr.rer.nat. Hilmar Franke , Gerhard-Mercator-Universität Duisburg, Fakultät für Naturwissenschaften, Institut für Physik
GutachterIn: Prof.Dr.rer.nat. Hilmar Franke , Gerhard-Mercator-Universität Duisburg, Fakultät für Naturwissenschaften, Institut für Physik
GutachterIn: Prof.Dr.rer.nat. Wolfgang Kleemann , Gerhard-Mercator-Universität Duisburg, Fakultät für Naturwissenschaften, Institut für Physik
Schlüsselwörter in Deutsch: Wellenlängenmultiplexer, Transfermatrixformalismus, Finite-Differenzen Beam-Propagation-Methode, Arrayed-Waveguide-Grating, dotierte Silikatglaswellenleiter, reaktives Ionenätzen, Plasmaunterstützes Gasphasenabscheidung
Schlüsselwörter in Englisch: Wavelength Devision Multiplexer, Transfer Matrix Formalism, Finite Difference Beam Propagation Method,Arrayed Waveguide Grating, doped silica waveguide, Reactive Ion Etching, Plasma Enhanced Vapor Deposition
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Abstrakt in Deutsch
Die Realisierung eines integriert-optischen Wellenlängenmultiplexers zur breitbandigen Trennung der 1.31µm und 1.55µm Wellenlängenbereiche wird basierend auf der bekannten Arrayed-Waveguide-Grating Struktur demonstriert. Die breitbandige Charakteristik mit einem Durchlaßbereich größer 100nm wird durch Wahl einer niedrigen Beugungsordnung (m = 1, 2) erreicht. Die Anzahl der Arraywellenleiter beträgt W = 13 beziehungsweise W = 7. Die Strukturparameter, insbesondere die der Sternkopplerbereiche, werden mit Hilfe des Transfermatrixformalismus für Schichtsysteme und der Finiten Differenzen Beam-Propagation-Methode ermittelt. Prototypen dieser Strukturen werden in dotierten Silikatglas auf Siliziumsubstrat unter Verwendung der Standardprozeßtechniken des Plasma gestützten chemischen Abscheidens aus der Gasphase (PECVD) und des reaktiven Ionenätzens (RIE) hergestellt. Die Wellenleiterstruktur basiert auf einen 7x7µm Wellenleiterkern mit einer Brechungsindexdifferenz Dn = 0.005 in Bezug auf die umgebenen 20µm dicken Puffer- und Deckschicht. Phosphor und Bor wurden zur Dotierung der einzelnen Silikatglasschichten verwendet, um eine unabhängige Einstellung von Brechungsindex und Transformationstemperatur der Schichten zu erzielen. Die Kodotierung mit Bor erlaubt dabei eine selektive thermische Nachbehandlung der abgeschiedenen Schichten, wodurch die inhomogene PECVD Abscheidung der Deckschicht auf den RIE strukturierten Wellenleiter überwunden werden konnte
Abstrakt in Englisch
The realization of integrated-optic broadband wavelength devision multiplexer for separation of 1.31µm and 1.55µm wavelength window is demonstrated based on the well known arrayed waveguide structure. Broadband characteristic with passband greater than 100nm is achieved by using low diffraction order (m = 1, 2). The number of arrayed waveguides is W = 13 and W= 7 respectively. Structure parameters especially those for the star coupler region are derived by use of the transfer-matrix formalism for layered media and the wide-angle finite difference beam propagation method. Prototypes of these structures where realised as doped silica on silicon substrate by using standard plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) and reactive ion etching (RIE) techniques. The waveguide structure is based on a 7x7µm waveguide core with refractive index difference Dn = 0.005 with reference to a 20µm buffer and cladding layer. Phosphor and Boron were used as dopands of each silica layer to achieve proper adjustment of physical layer properties, i.e. refractive index and transformation temperature. Codopand Boron is used to open a selective thermal postprocessing of deposited layers to overcome inhomogeneous PECVD cladding layer deposition on the RIE structured waveguide
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