Projekte

Unter Be­rück­sich­ti­gung der Band­struk­tur und von Ladungsträgerabschirmungen soll die Grund­la­ge geschaffen wer­den, effiziente Ver­fah­ren zur Analyse von Quantenbauelementen zu ent­wi­ckeln oder zu optimieren. Das Ziel ist die Un­ter­su­chung des Hochfrequenzverhaltens. Dazu gehören die Ermittlung von Strom-Spannungskennlinien, die Un­ter­su­chung des Ladungsträgertransports unter Be­rück­sich­ti­gung von Streumechanismen und des daraus resultierenden Frequenzverhaltens. Zu diesem Zweck sind auch transiente (zeitabhängige) Al­go­rith­men zu ent­wi­ckeln, die das Hochfrequenzverhalten der Quantenbauelemente modellieren. So kön­nen wert­vol­le In­for­ma­tio­nen auch über das parasitäre Verhalten ge­won­nen wer­den, was zu einer fun­dier­ten HF-Charakteristik führt.

(Weitere In­for­ma­tio­nen zur Analyse und Modellierung von Quantenbauelementen in der THz-Tech­nik und Pho­to­nik)

Der Entwurf von Schal­tun­gen der THz-Tech­nik und Pho­to­nik erfordert in Analogie zu integrierten Mikrowellenschaltungen und zu integrierten Schal­tun­gen der Mikroelektronik angepasste Entwurfs-/Simulationsmethoden. Von be­son­de­rer Be­deu­tung sind zum Bei­spiel in der Pho­to­nik Git­ter­struk­tu­ren. Git­ter­struk­tu­ren wer­den sehr viel­fäl­tig eingesetzt (u.a. UV-induzierte Faser-Bragg-Gitter, komplex koppelnde Gitter, Übergitter in Schal­tun­gen der Plasmonik, Ein- und Auskoppelfilter in planaren Sensorschaltungen). Zeitbereichsverfahren er­lau­ben eine um­fas­sen­de Analyse dieser Art Schal­tun­gen. Ver­fah­ren wer­den ent­wickelt, die eine effiziente Si­mu­la­tion der Wellenausbreitung er­mög­li­chen.

(Weitere In­for­ma­tio­nen zur numerischen Modellierung und Analyse von Schal­tun­gen der THz-Tech­nik und Pho­to­nik)

Heutige optische Übertragungssysteme stoßen zunehmend an die the­o­re­tisch­en Grenzen ihrer Übertragungskapazität. Hierbei wer­den höhere Modulationsformate sowie Wel­len­län­gen- und Polarisationsmultiplexbetrieb ver­wen­det. Eine wei­tere Steigerung der Übertragungskapazität kann durch den Ein­satz von räumlichem Multiplex unter Ver­wen­dung ver­schie­dener transversaler Feldverteilungen (Moden) er­reicht wer­den. Die Übertragungskapazität kann theoretisch um die Anzahl der zum räumlichen Multiplex ver­wen­de­ten Moden erhöht wer­den.

(Weitere In­for­ma­tio­nen zur ultra-hohen Übertragungskapazität durch Raummultiplexbetrieb)

Moderne optische Übertragungssysteme verwenden neben höherstufigen Modulationsformaten Wel­len­län­gen- und Polarisationsmultiplex zur Steigerung der Übertragungskapazität. Durch die Nutzung ver­schie­dener transversaler Moden zur Über­tra­gung kann die Kapazität weiter gesteigert wer­den. Für die Ent­wick­lung einsatzfähiger Sys­te­me ist eine genaue Modellierung der in der Glasfaser auftretenden Kopplungseffekte zwi­schen den un­ter­schied­li­chen Moden not­wen­dig.

(Weitere In­for­ma­tio­nen zu Multimodenfasern für Raummultiplex)

Soft­ware-defined Networking (SDN) er­mög­licht einen ef­fi­zi­en­ten und ressourcenschonenden Netzbetrieb, sodass die zur Ver­fü­gung ste­hen­de Kapazität flexibel an den derzeitigen Bedarf angepasst wer­den kann. Am energieeffizientesten kann der dynamische Betrieb durch (physikalisches) Zu- und Abschalten von Wellenlängenkanälen realisiert wer­den. Dabei kön­nen Pegeltransienten durch Erbium-dotierten Faserverstärker (EDFA) die Leis­tungs­fähig­keit der übrigen Wellenlängenkanäle beeinträchtigen und eine fehlerfreie Über­tra­gung ver­hin­dern. Daher ist es nötig intelligente Kon­zep­te der Transientenunterdrückung zu ent­wi­ckeln.

(Weitere In­for­ma­tio­nen zu sicheren und flexiblen optischen Netzen durch intelligente Transientenunterdrückung)

Um die Leis­tungs­fähig­keit von photonischen integrierten Filterstrukturen zu erhöhen, sind Wellenleiter mit geringer Dämpfung er­for­der­lich. Am Lehrstuhl für Hochfrequenztechnik wer­den diese Wellenleiter durch plasmaunterstützte che­mi­sche Gasphasenabscheidung (PECVD) hergestellt. Dabei wer­den üblicherweise wasserstoffhaltige Gase eingesetzt, wel­che zu unerwünschten Wasserstoffverbindungen, wie zum Bei­spiel Si-H-Ver­bin­dungen, in der Wellenleiterschicht führen. Die Oberschwingungen dieser Mo­le­kü­le absorbieren einen Teil der optischen Signalleistung im C-Band (1530-1565nm), was zu einer Er­hö­hung der Wellenleiterdämpfung führt.

(Weitere In­for­ma­tio­nen zur Un­ter­su­chung von deuterierten planaren optischen Wellenleitermaterialien)