Modellierung und Design Support von multimodeinterferenzbasierten Leistungsteilern auf Diffusionswellenleiterbasis

:Dezentrale Nutzungsstrukturen im privaten und auch im geschäftlichen Sektor bedingen auf allen Ebenen technologische Innovation moderner Kommunikationsnetze. Daher ist die optische Kommunikation von Board zu Board und sogar von Chip zu Chip in den Fokus von Forschung und Entwicklung gerückt. Elektro-optische Leiterplatten bieten eine technologische Grundlage zur Integration optischer Kommunikationssysteme. Für die Umsetzung optischer Kommunikationssysteme auf Boardebene sind entsprechende Wellenleiterkomponenten notwendig. Ein vielversprechender Fertigungsansatz sind Diffusionsverfahren, mit deren Hilfe solche Komponenten in Dünnglasfolien strukturiert werden können.

Der zentrale Untersuchungsgegenstand dieser Arbeit sind Verbindungsstrukturen als elementare Bauteilklasse optischer Systeme. Die Umsetzung als MMI-basiertes Bauteil wird überprüft, wobei zunächst der 1x2-Leistungsteiler im Fokus steht. Dabei werden sowohl elementare Zusammenhänge mit dem Fertigungsprozess als auch die speziellen Eigenschaften bzw. Prämissen des Gradientenindexprofils (GI-Profil) untersucht, welches sich durch den Ionenaustausch ergibt. Zur Untersuchung der Komponenten werden zwei eigens entwickelte Matlab-Toolboxen verwendet, welche zur quelloffenen Verwendung veröffentlicht sind. Es werden verschiedene Modellierungsverfahren vorgestellt, die die komplexe und ressourcenintensive Simulation mit analytischen Methoden vereinfachen. Zudem wird ein Estimationsverfahren vorgestellt, um die Eigenschaften der optischen Strukturen in Abhängigkeit von den Prozessparametern des Herstellungsprozesses vorherzusagen. Damit kann der Aufwand des technologisch komplexen Herstellungsprozesses bzw. der numerisch aufwendigen Simulation zur Bauteilcharakterisierung effektiv reduziert werden.