Integrovaná optoelektronika

Integrovaná Integrovaná optoelektronikaoptoelektronika

Ing.Vítězslav Jeřábek, CScIng.Vítězslav Jeřábek, CScSOS 2007SOS 2007

[email protected]@fel.cvut.cz

Základní pojmy, historieZákladní pojmy, historie FotonikaFotonika – je interdisciplinární technický obor – je interdisciplinární technický obor

zabývající se generací, přenosem, modulací, zabývající se generací, přenosem, modulací, zesilováním a detekcí záření, jehož základní zesilováním a detekcí záření, jehož základní jednotkou ( kvantem) je jednotkou ( kvantem) je foton.foton.

Historie – Historie – v roce 1969 S. E. Miller z Bell v roce 1969 S. E. Miller z Bell Laboratories navrhl koncepciLaboratories navrhl koncepci nového oboru – nového oboru – Integrované optiky a optoelektroniky Integrované optiky a optoelektroniky jako jako aplikační obor fotoniky.aplikační obor fotoniky. Tato koncepce Tato koncepce vycházela z hybridního řešení integrace na vycházela z hybridního řešení integrace na dielektrických substrátech.dielektrických substrátech.

1972 - První 1972 - První kongres o Integrované opticekongres o Integrované optice byl byl uskutečněn v Salt Lake City. Zde byly rozvinuty uskutečněn v Salt Lake City. Zde byly rozvinuty dva základní technologické směry dva základní technologické směry hybridní a hybridní a monolitická integrovanámonolitická integrovaná optika. optika.

Součástky a systémy integrované Součástky a systémy integrované optiky a optoelektroniky– rozděleníoptiky a optoelektroniky– rozdělení

Integrovaná optika - optické prvky pro distribuci Integrovaná optika - optické prvky pro distribuci a ovládání optického zářenía ovládání optického záření - multividové a - multividové a monovidové vlnovody, optické děliče výkonu, monovidové vlnovody, optické děliče výkonu, vazební členy, vlnově selektivní MUX/DEMUX a p.vazební členy, vlnově selektivní MUX/DEMUX a p.

Integrovaná optoelektronika - optoelektronické Integrovaná optoelektronika - optoelektronické prvky pro generaci, ovládání, zesilování a detekci prvky pro generaci, ovládání, zesilování a detekci optického zářeníoptického záření – optoelektronické generátory, – optoelektronické generátory, optoelektronické vysílače OEV a přijímače OEP, optoelektronické vysílače OEV a přijímače OEP, elektrooptické modulátory EOM a akustooptické elektrooptické modulátory EOM a akustooptické modulátory AOM, elektrooptické přepínače EOP, modulátory AOM, elektrooptické přepínače EOP, vlnové konvertory, vlnové routery, optické vlnové konvertory, vlnové routery, optické zesilovače , časové MUX/DEMUX a p.zesilovače , časové MUX/DEMUX a p.

Technologie integrované Technologie integrované optoelektronikyoptoelektroniky

Typy technologických řešení optoelektronických integrovaných obvodů [ 1 ]

Technologie integrované Technologie integrované optoelektronikyoptoelektroniky Hybridní integrované obvody s optickými vláknovými vlnovodyHybridní integrované obvody s optickými vláknovými vlnovody

Tenkovrsvé IOTenkovrsvé IO – vodivé motivy jsou realizovány vrstvami Au, Ag,. – vodivé motivy jsou realizovány vrstvami Au, Ag,. Cr, NiCr a.p. napařenými nebo naprášenými na hlazené Cr, NiCr a.p. napařenými nebo naprášenými na hlazené korundové podložky, skelné podložky, BeO, sklokeramiku a korundové podložky, skelné podložky, BeO, sklokeramiku a osazená elektronickými a optoelektronickými polovodičovými osazená elektronickými a optoelektronickými polovodičovými součástkami. Optické vláknové vlnovody jsou osazeny v závěrečné součástkami. Optické vláknové vlnovody jsou osazeny v závěrečné fázi.fázi.

Tlustovrstvé IOTlustovrstvé IO – vodivé motivy jsou realizovány vrstvami Pd,Au, – vodivé motivy jsou realizovány vrstvami Pd,Au, Ag pasty vypálené na hrubozrnný nebo jemnozrnný korund Ag pasty vypálené na hrubozrnný nebo jemnozrnný korund osazený elektronickými a optoelektronickými polovodičovými osazený elektronickými a optoelektronickými polovodičovými součástkami, Optické vláknové vlnovody jsou osazeny v závěrečné součástkami, Optické vláknové vlnovody jsou osazeny v závěrečné fázi.fázi.

Hybridní integrované obvody s optickými páskovými vlnovody:Hybridní integrované obvody s optickými páskovými vlnovody: Tenkovrstvé IO Tenkovrstvé IO – optické vlnovody jsou realizovány vrstvami Si, – optické vlnovody jsou realizovány vrstvami Si,

SiOSiO22, Si, Si33NN4,4, skla nebo organických materiálů na podložce Si, sklo, skla nebo organických materiálů na podložce Si, sklo, LiNbOLiNbO3 3 nebo LiTaOnebo LiTaO3 3 a osazené elektronickými a a osazené elektronickými a optoelektronickými polovodičovými součástkamioptoelektronickými polovodičovými součástkami

Monolitické integrované obvody:Monolitické integrované obvody: Optické vlnovody a polovodičové elektronické a optoelektronické Optické vlnovody a polovodičové elektronické a optoelektronické

součástky jsou realizované stejnými materiály skupiny A3B5 v součástky jsou realizované stejnými materiály skupiny A3B5 v témže technologickém procesu na podložkách GaAs, nebo InP témže technologickém procesu na podložkách GaAs, nebo InP

Optická vazba LD na planární optický vlnovod

Hybridní integrovaná optoelektronika

IEEE J of SELECTED TOPICS IN QE, vol.6, No 1, 2000


SS-LD ( spot-size laser diode) pro hybridní planární optoelektronický vysílač


Technologie osazování SS-LD na hybridních optoelektronický vysílač




Charakteristické hodnoty a CW charakteristika SS - LD


Technologie pájení hybridních optoelektronických IO




Laser s hybridně integrovanou optickou mřížkouIEEE J of SELECTED TOPICS IN QE, vol.6, No 1, 2000

Multivlnový SS - LD vysílač jako hybridní optoelektronický IO



SS – SOA ( spot-size semiconductor optical amplifier ) hybridní planární IO



Závislost zesílení SS-SOA na injekovaném proudu



Rozložení optického výkonu SS - SOA




WG – FD ( Waveguid- fotodetector) vlnovodný fotodetektor pro hybridní planární OE přijímač



Závislost citlivosti vlnovodného fotodetektoru na napětí WG – FD pro hybridní planární OE přijímač


Technologie hybridních optoelektronických IO



Hybridní optoelektronický planární modul pro sítě FTH - PON


Optický časový multiplexer pro OTDM



Struktury realizované planárními hybridními optoelektronickými IO



Monolitická integrovaná optoelektronika

Přeladitelný WDM laserový vysilač s EA modulátorem od fy. Agility Com. [ 18 ]


Charakteristiky WDM laserového vysilače s EA modulátorem [ 18 ]


Schematické provedení MFL

MFL multifrekvenční laser pro WDM lit. [ 2 ]


Optické spektrum MFL [ 2 ]


MFL vysilač pro WDM – technické provedení


WG – FD ( Waveguid- fotodetector) vlnovodný fotodetektor pro planární OE přijímač [ 17 ]

Documents

Integrovaná optoelektronika