Rauschreduzierung in optischen Telekommunikationsverbindungen
Um eine der zahlreichen Rauschquellen in optischen Telekommunikationsverbindungen zu eliminieren, ist es erforderlich, die Laserquelle vor Licht zu schützen, das in die Laserdiode zurückreflektiert wird. Bei den bestehenden kommerziellen losen Optokopplern muss das Kapseln der Laserdiode anhand von präzisen Ausrichtungstechniken im Submikronbereich erfolgen, die eine große Auswirkung auf die Gesamtkosten haben. Außerdem ist eine Massenfabrikation unmöglich. Daher suchte die Photonik schon lange nach einem Optokoppler auf Hohlleiterbasis. Die Forschung des ISOLASER-Projekts befasste sich mit dem Einsatz eines quer magnetisierten ferromagnetischen Films, um eine nicht-reziproke modale Absorption in einem optischen Halbleiterverstärker einzuführen. Das Interesse an dieser Materialklasse rührt von ihrer einmaligen Kombination einer schwachen optischen Dämpfung der Telekommunikationswellenlängen mit einem relativ starken magnetisch-optischen Kerr-Effekt, der Quelle der Nichtreziprozität. Das Ergebnis war ein isolierendes Gerät, das in der Eingangsrichtung transparent ist und in der umgekehrten Richtung dämpfend wirkt. Nachdem diese Konfiguration auch experimentell demonstriert wurde, führte das bessere Verständnis des Einflusses der Kontaktstruktur auf die optischen und magnetooptischen Parameter zu enormen Leistungsfortschritten des Geräts. Die Optimierung des Geräts erfolgte anhand eines schwach-absorbierenden ferromagnetischen Metalls mit starken magnetooptischen Eigenschaften. Um die restliche optische Dämpfung im ferromagnetischen Metallkontakt zu kompensieren, wurde ein aktiver Bereich multipler Quantenschächte aus verstärkendem Material mit der höchstmöglichen quermagnetisch-polarisierten Verstärkung entwickelt. Eindimensionale Simulationen im Rahmen des Hohlraummodells, die durch einen Störungsalgorithmus für magnetooptische Holhlleiterkalkulationen erweitert wurden, wurden zur Entwicklung der geometrischen Geräteparameter hinzugezogen. Im Experiment erreichte das Kapselungsverhältnis 99dB/cm. Dies zeigte, dass die praktische Umsetzung dieses verstärkenden Optokopplers auf Hohlleiterbasis in Reichweite ist. Sehr wichtig ist, dass, da dieser Optokoppler dieselbe Struktur wie der Halbleiterlaser besitzt, in den er integriert werden soll, die monolithische Integration direkt erfolgen sollte.