Herstellung und Untersuchung von Silizium-Hybridstrukturen für nichtlinear-optische Anwendungen

Abstract

Die Dissertation behandelt zwei Ansätze zur Herstellung und Charakterisierung von Silizium-Hybridstrukturen für nichtlinear optische Anwendungen. Zunächst wurden global infiltrierte zweidimensionale photonische Kristalle hergestellt und untersucht. Hierbei konnte eine statische Änderung ihrer Bandstruktur nachgewiesen werden. In Pump-Probe-Untersuchungen konnte eine durch den Kerr-Effekt verursachte Änderung der Reflektivität in der spektralen Nähe der Kante des zweiten Bandes von 3% beobachtet werden. Anschließend wurde ein Verfahren entwickelt, das es erlaubt mehrere Farbstoffe gezielt in einzelne Poren zu infiltrieren. Im zweiten Teil der Arbeit wurden Racetrack-Resonatoren aus Silizium-Chalcogenid-Hybrid-Wellenleitern entworfen und hergestellt. Diese wurden hinsichtlich ihrer linearen optischen Eigenschaften (Gruppenindex, Gütefaktoren und Dämpfungen) im Vergleich zu Resonatoren aus Silizium-Streifen-Wellenleitern charakterisiert. Nachfolgend wurde das entartete Vierwellenmischen in ihnen untersucht. Hierbei wurde besonders der Einfluss der Resonanzen auf den nichtlinear optischen Prozess betrachtet.

The first part of this work deals with global infiltrated two-dimensional photonic Crystals. In those a static change of the photonic band structure has been observed. Pump-Probe-Experiments showed a dynamic 3% change of the reflectivity close to the band edge of the second band. Subsequently, a method to infiltrate several dyes into single pores was developed. In the second part Racetrack-Resonators consistent of Silicon-Chalcogenide-Hybride-Waveguides were fabricated. Their linear properties (group index, qualityfactor and Attenuation) were measured in comparison to resonators assembled by silicon-strip-waveguides. Subsequently, degenerate four wave mixing was studied in these structures. Special attention was piad on the influence of the resonances on the nonlinear optical process.