Aufbau- und Verbindungstechnik integrierter optischer Kommunikationsstrecken in Glas
Zusammenfassung
Die steigenden Datenmengen in gesellschaftlichen und industriellen Anwendungen erfordern neue, innovative Ansätze für die Datenübertragung. Zusätzlich bedarf die Entwicklung von elektrischen hin zu elektrooptischen oder sogar rein optischen Systemen neuartige Fertigungsmethoden und Prozesse, um die anfallenden Daten sicher übertragen und verarbeiten zu können. Glas erweist sich aufgrund seiner Eigenschaften als ideales Trägermaterial für diese Herausforderungen. Mit dem LIDE (engl. Laser induced deep etching) Prozess lässt sich Glas hochpräzise bearbeiten. Durch eine Kombination aus diesem subtraktiven und einem nachgelagerten additiven Verfahren lassen sich integrierte Lichtwellenleiter herstellen, welche in dieser Arbeit sowohl geometrisch als auch optisch charakterisiert werden. Die multimodalen Lichtwellenleiter erreichen optische Dämpfungswerte von 0,258 dB/cm. Zusätzlich werden zueinander kompatible diskrete optoelektrischen Bauelemente ausgewählt und Montagekonzepte sowie Kontaktierverfahren untersucht. Des Weiteren wird der Einfluss des Positionierversatzes zwischen zwei optischen Elementen analysiert, um eine optimale Koppeleffizienz zu gewährleisten. Abschließend werden praxisnahe Anwendungen für die neuartig gefertigten Lichtwellenleitern sowie optimierungspotenziale aufgezeigt und bewertet.
Schlagworte
- I–XIII Titelei/Inhaltsverzeichnis I–XIII
- 1–2 1 Einleitung 1–2
- 3–24 2 Stand der Wissenschaft und Technik 3–24
- 2.1 Optoelektronische Kommunikationssysteme
- 2.1.1 Sender
- 2.1.2 Empfänger
- 2.1.3 Bearbeitungsprozesse des Trägersubstrats
- 2.1.4 Integrierte Lichtwellenleiter
- 2.2 Kontaktierungsverfahren
- 2.2.1 Elektrische und mechanische Kontaktierverfahren
- 2.2.2 Optische Kopplungsverfahren
- 2.3 Integrierte optische Systeme
- 25–28 3 Zielsetzung und Vorgehensweise 25–28
- 3.1 Motivation und Ziele
- 3.2 Vorgehensweise
- 29–54 4 Anforderungen, Materialauswahl und Charakterisierung 29–54
- 4.1 Optoelektronische Komponenten
- 4.1.1 Photoempfänger
- 4.1.2 Senderbauteile
- 4.1.3 Kompatibilität
- 4.2 Trägermaterial
- 4.2.1 Design und fertigungstechnische Umsetzung
- 4.2.2 Geometrische Charakterisierung des strukturierten Glases
- 4.3 Lichtwellenleiterstrukturen
- 4.3.1 Fluidauswahl für die Befüllung von u-förmigen Kavitäten
- 4.3.2 Fertigungsstrategien zum Befüllen der Kavitäten
- 4.3.3 Geometrische Charakterisierung der Lichtwellenleiter
- 55–62 5 Montage und Kontaktierverfahren für diskrete Mikrobauteile 55–62
- 5.1 Handling
- 5.1.1 Manueller Chip Bonder
- 5.1.2 Vollautomatisierte photonische Montagemaschine
- 5.2 Elektrische Kontaktierung
- 5.3 Fazit
- 63–88 6 Optische Eigenschaften in Glas integrierter Kommunikationsstrecken 63–88
- 6.1 Optische Dämpfung und Intensitätsverteilung
- 6.1.1 Längenabhängige Dämpfung gerader Lichtwellenleiter
- 6.1.2 Einfluss gekrümmter Lichtwellenleiter in Abhängigkeit des Biegeradius
- 6.1.3 Verteilerstrukturen
- 6.1.4 Fazit
- 6.2 Einfluss der Positionierung auf die Koppeleffizienz
- 6.2.1 Beschreibung des Messplatzes und der Vorgehensweise
- 6.2.2 Laserdiode ě Glasfaser Kopplung
- 6.2.3 Laserdiode ě integrierter u-förmiger Lichtwellenleiter Kopplung
- 6.2.4 Kopplung zwischen zwei verschiedenen Wellenleitern
- 6.2.5 Fazit
- 89–104 7 Übertrag auf die Praxis und Optimierungspotenziale 89–104
- 7.1 Praxisnahe Anwendungen
- 7.1.1 Multikopplerstruktur
- 7.1.2 Flüssigkeitsdetektion
- 7.1.3 Fazit
- 7.2 Passive Justagekonzepte für die Ausrichtung diskreter Komponenten zum Lichtwellenleiter
- 105–108 8 Zusammenfassung und Ausblick 105–108
- 8.1 Zusammenfassung
- 8.2 Ausblick
- 109–116 Abbildungsverzeichnis 109–116
- 117–118 Tabellenverzeichnis 117–118
- 119–136 Literaturverzeichnis 119–136
- 137–138 Betreute studentische Arbeiten 137–138
- 139–140 Eigene Veröffentlichungen 139–140
- 141–143 Lebenslauf 141–143
