Aktuelle 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.
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.
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.
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.