Koppler und Funtionsstrukturen für integriert-optische single-mode polymer Wellenleiter

Kremmel, Johannes GND

In der vorliegenden Arbeit wurde die Erweiterung der Funktionalität einer bekannten integriert optischen Polymerwellenleitertechnologie untersucht. Die untersuchten Wellenleiter werden, basierend auf direkt UV-strukturierbaren Polymeren, unter Zuhilfenahme eines Laser- Direkt- Schreibverfahrens (Laser Direct Imaging, LDI) hergestellt. Die dabei gemachten Entwicklungen umfassen einerseits verschiedene Messmethoden zur Charakterisierung von Wellenleitern, andererseits die Realisierung von gekoppelten Wellenleitern zum Aufbau von Richtkopplerstrukturen und in weiterer Folge von aktiven Funktionsstrukturen wie Schalter und Sensoren. Zur industriellen Fertigung ist die einfache und schnelle Faserkopplung solcher Wellenleiter essenziell. Aus diesem Grund wurde ein Konzept zur passiv ausgerichteten Mehrfach-Faserkopplung entwickelt und umgesetzt. Dabei wurde eine signifikante Verbesserung der Koppeleffizienz, im Vergleich zu ähnlichen Konzepten, erreicht. Zur Demonstration der Funktion wurden, basierend auf den zuvor durchgeführten Entwicklungen, thermo-optisch aktuierte integriert-optische Schalter sowie ein integriert-optischer Verschiebungssensor ausgelegt, realisiert und untersucht.

In this work developments to extend the functionality of an existing polymer based integrated optical waveguide technology have been carried out. To fabricate the investigated waveguides, the core structures are written in UV curing polymers using an laser direct imaging process. The developments made in this work include measurement methods to characterize such waveguides, the realization of coupled waveguides structures to setup directional couplers. Using the directional coupler structures and measurement methods active functional structures (e.g. switches and sensors) have been realized. For the implementation of integrated optical waveguides in an industrial fabrication process, the quick and easy fiber coupling of such waveguides is essential. For this reason a concept for passive aligned multi fiber-coupling has been developed and realized. Significant improvement of the coupling efficiency, compared to similar concepts, has been achieved. To demonstrate the extended functionality of the investigated technology, a thermo-optical actuated switch as well as an integrated-optical displacement sensor have been designed, fabricated and characterized.

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Kremmel, Johannes: Koppler und Funtionsstrukturen für integriert-optische single-mode polymer Wellenleiter. Ilmenau 2020.

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