Lineare und nichtlineare ARROW-Wellenleiter und -Koppler in epitaktisch gewachsenen AlGaAs/GaAs-Strukturen Jahresbericht fuer den Zeitraum 01.93 - 12.93

This report disucsses the objectives and research results of a project on linear and nonlinear ARROW waveguides and couplers in epitaxial AlGaAs/GaAs structures which was supported by the Volkswagen Foundation within the framework of the photonics point-of-main-effort program (ARROW - Antiresonant Reflecting Optical Waveguide). A basic survey informs about the physical mode of operation of antiresonant leaky-mode waveguides by presenting numerical and experimental studies. The significance of this special group of optical waveguides as regards high-capacity telecommunications circuits is emphasized discussing two-dimensional ARROWs. A novel component scheme for implementation of two-dimensional ARROWs was developed to ensure a profitable use of such waveguides in optical telecommunications engineering. The antiresonant waveguide principle is described for both cross-sectional dimensions, and the numerically determined component waveguide properties are introduced. The application of non-linear optical effects to the ARROW scheme is investigated for purely optical telecommunications systems. Details are given about first numerical studies which consider the influence of optical Kerr nonlinearities on the ARROW waveguide properties. Schemes derived for the implementation of purely optical two-dimensional ARROW modulators and directional couplers are elucidated. (orig./HK)In dem vorliegenden Bericht wird ueber die Inhalte sowie ueber die erzielten Forschungsergebnisse des von der Volkswagen-Stiftung gefoerderten Projekts Lineare und nichtlineare ARROW-Wellenleiter und -Koppler in epitaktisch gewachsenen AlGaAs/GaAs-Strukturen aus dem Schwerpunktprogramm Photonik referiert (ARROW = 'Antiresonant Reflecting Optical Waveguide'). Es wird zunaechst ein grundlegender Ueberblick ueber die physikalische Funktionsweise von antiresonanten Leckwellenleitern anhand numerischer und auch experimenteller Untersuchungen gegeben. Die Bedeutung dieser speziellen Gruppe optischer Wellenleiter fuer leistungsfaehige Schaltsysteme in der Telekommunikation wird in dem Abschnitt ueber zweidimensionale ARROWs unterstrichen. Als erstes markantes Forschungsergebnis konnte ein neuartiges Bauelement-Konzept zur Realisierung von 2D-ARROWs, entwickelt werden, nachdem des Fehlen eines solchen Konzeptes einen gewinnbringenden Einsatz dieser Wellenleiter in der optischen Nachrichtentechnik bisher verhindert hat. Das antiresonante Wellenfuehrungsprinzip in beiden Querschnittsdimensionen wird ausfuehrlich beschrieben, die numerisch ermittelten Wellenleitungseigenschaften des Bauelements werden vorgestellt. Die Anwendung nichtlineare optischer Effekte auf das ARROW-Konzept bildet im Hinblick auf rein-optisch operierende Nachrichtensystems einen weiteren Schwerpunkt dieses Forschungsprojekts. Erste numerisch vorgenommene Untersuchungen werden vorgestellt, bei denen der Einfluss optischer Kerr-Nichtlinearitaeten auf die Wellenleitungseigenschaften der ARROWs betrachtet wird. Weiterhin werden die hierauf aufbauenden Konzepte zur Realisierung rein-optischer ARROW-Modulatoren bzw. -Richtkoppler mit zweidimensionaler Fuehrung (im Bauelementquerschnitt) erlaeutert. (orig./HK)SIGLEAvailable from TIB Hannover: F94B0514 / FIZ - Fachinformationszzentrum Karlsruhe / TIB - Technische InformationsbibliothekStiftung Volkswagenwerk, Hannover (Germany)DEGerman