Dynamisch und statisch programmierbare SOI-Resonatoren

Ziel des Vorhabens ist die Realisierung von dynamisch und statisch unabhängig voneinander auf Basis des thermo-optischen, des elasto-optischen, sowie des imSilizium integrierbaren elektrooptischen Effektes abstimmbaren SOI-Resonatoren und -Arrays auf kleinstem Raum zum Aufbau von Multiplexsystemen. Zur Überwachungder Resonanzfrequenzen ist die Integration eines hochauflösenden vollständig integrierten Transmissions-Gitterspektrometers ebenfalls in SOI-Technik vorgesehen, dem die aktuellen Resonatorfrequenzen über schwach angekoppelte Film-Wellenleiter zugeführt werden. Die Zuordnung der individuellen Wellenlängen zu den jeweiligen Resonatoren erfolgt über deren kurzzeitige Verstimmung in definierten Zeitabständen.Die Entkopplung der thermisch verstimmten Resonatoren soll dadurch erreicht werden, dass das Silizium unterhalb des Arrays entfernt wird, ggf. bis auf wenige Brücken zusätzlich auch das Siliziumdioxid. Spiralförmige Heizwendel aus freitragenden Metallisierungen oder Silizium temperieren die Resonatoren.Zur selektiven Abstimmung mit dem elasto-optischen Effekt sind die Resonatoren im Abstimmbereich als elektrostatisch auslenkbare Siliziumwellenleiter mit hohem Feldanteil in der SiO2-Ummantelung auf dünnen SiO2-Bändern bzw. freitragend auszuführen.Für die elektro-optische Verstimmung der Resonatoren wird nicht der übliche elektrooptische Effekt in kristallinen Festkörpern genutzt, sondern die Indexveränderungaufgrund hoher Konzentrationen freier Ladungsträgern an der Halbleiter-Isolator-Grenzfläche. Aufgebaut als TCO-SiO2-Silizium-Struktur (TCOOS) auf Basis vonZnO:Al-SiO2 können Akkumulations- bzw. Inversionsschichten mit einstellbarer Ladungsträgerkonzentrationrund um den Silizium-Wellenleiter erzeugt werden. Für eineFestabstimmung z.B. zum Ausgleich von Herstellungstoleranzen wird wie bei EEPROMs zusätzlich eine dünne Si3N4-Schicht zwischen TCO und SiO2 eingebracht (TCONOS), mit der die Grenzflächenladung und damit die Inversions- und Akkumulationsladung also der effektive Index der Wellenleiter verändert wird.Dieses Projekt wird durch die DFG gefördert und gehört zur DFG-Forschergruppe "Aktive und abstimmbare mikrophotonische Systeme auf Basis von Silicon-on-Insulator (SOI)"

Stichwörter

• Resonator
• SOI
• abstimmbar
• integrierte Optik