Integrierte Optik

Wellenleitersimulation

Der Kompetenzbereich Photonics besitzt ein grosses Know-How auf dem Gebiet der Wellenleitersimulation. Dabei spielt es keine Rolle ob Sie sich für Fragestellungen aus dem Singlemode- oder Multimodebereich interessieren, wir haben für jede Aufgabe das passende Softwaretool im Hause

Zur strahlenoptische Simulation von Wellenleitergeometrien nutzen wir vornehmlich den ''non sequential mode' von Zemax, der es gestattet, Strahlen durch beliebige Freiformgeometrien zu propagieren und an frei definierbaren Stellen zu detektieren. Um strahlenoptisch brauchbare Aussagen bekommen zu können müssen die verwendeten Strukturen mindestens 10x so gross sein wie die benutzte Wellenlänge. Ray Tracing eignet sich daher nur für Multimodesysteme mit Durchmessern von >50µm.

Für die Simulation von Singlemode Wellenleitern oder Fasern müssen wellenoptische Phänomene (wie z.B. Beugung und Interferenz) mitberücksichtigt werden. Ein optimales Softwarepaket für die integrierte Optik stellt das BPM System BeamPROP (der Firma Synopsis - RSoft) dar. Mittels Mode-Solver kann die Energieverteilung im Wellenleiterquerschnitt berechnet werden und mit der Beam Propagation Methode kann diese Feldverteilung dann über das gewünschte Bauteil hinweg propagiert werden. Mit BeamPROP können sowohl 2D wie auch rechenintensive 3D Probleme gelöst werden.

Wellenleiterherstellung

Im Bereich der Wellenleiterherstellung setzen wir mehrheitlich auf externe Kooperationen wie z.B. mit der Firma Variooptics AG in Heiden. Variooptics hat sich spezialisiert auf die Herstellung von Polymerwellenleitersystemen mittels Direktschreibverfahren oder Maskenbelichtung.

Die derzeit herstellbaren Multimode-Wellenleiter- querschnitte liegen zwischen 50 - 400μm. Basierend auf dieser Technologie wurde bereits in einer gemeinsamen Kooperation die elektro-optische Leiterplatte entwickelt. Weiters wird diese Wellenleitertechnologie künftig für Sensorikanwendungen eingesetzt werden.

Wellenleitercharakterisierung

Zu den wichtigsten Charakterisierungsaufgaben bei integriert optischen Strukturen zählen die Transmissions- und Lossmessungen, bei denen die Dämpfungseigenschaften von Wellenleiterstrukturen bestimmt werden können. Dies geschieht zumeist mit der Cut-Back Methode, bei der die Wellenleiterdämpfung aus den Transmissionswerten unterschiedlich langer Wellenleiterstücke bestimmt wird. Zur Messung der transmittierten Leistung werden Ulbrichtkugeln eingesetzt. Aufgrund des starken Einflusses von Geometrie und Seitenwandrauheit des Wellenleiterkerns auf die Verluste, muss auch die Geometrie optimiert (Simulation) und die Seitenwandrauheit charakterisiert werden (Weisslichtinterferometer).

Neben den Verlusten wird meist auch das resultierende Modenfeld des Wellenleiters mittels Beamviewkamerasystemen vermessen und die Wellenleiterdivergenz bestimmt. Im Zuge des Wellenleiterherstellprozesses sind auch Dünnschichtanalyseverfahren von besonderer Bedeutung. Die Messung von Schichtdicken und Brechzahlen der verwendeten Materialien liefern wichtige Hinweise für die Qualität der prozessierten Wellenleiterschichten.