KIP-Veröffentlichungen

Einhergehend mit dem schnellen Fortschritt von Fertigungstechniken haben photonenintegrierte Schaltkreise aufgrund ihrer Geschwindigkeit und Energieeffizienz an Popularität gewonnen. Eine vielversprechende Lösung für die Kopplung zwischen Chip und Faser ist der Einsatz von Grating-Couplern, die Licht orthogonal an jede Stelle auf der Oberfläche eines Chips koppeln können. Während sie auf der SOI-Plattform bereits fest etabliert sind, sind sie auch auf Plattformen mit niedrigem Brechungsindex wie SiN unverzichtbar geworden. Diese relativ neue Materialplattform zeichnet sich durch ihre geringen Ausbreitungsverluste und durch außergewöhnliche Belastbarkeit aus, was sie für eine breite Palette von Anwendungen attraktiv macht. Während herkömmliche Grating-Coupler nur Licht einer speziellen Polarisation effizient koppeln können, sind polarisationsteilende Grating Coupler unabhängig von der Polarisation des einfallenden Lichts. Letztere wurden bisher noch nicht auf der SiN-Plattform realisiert, was ihre Untersuchung besonders lohnenswert macht.

Diese Arbeit bestimmt optimale Parameter für ein 2D-Grating-Coupler-Design auf SiN unter Verwendung von FDTD-Simulationen. Die simulierte maximale Kopplungseffizienz beträgt 51.8%, ohne dass dabei ein zusätzlicher Rückreflektor eingesetzt wurde.

Darüber hinaus wird die Entwicklung von plarisationsteilenden Grating-Couplern auf SiN untersucht, wobei 3D-Simulationen darauf hindeuten, dass ein solches Unterfangen erreichbar ist.

As nanoscale fabrication techniques advanced, photonic integrated circuits gained popularity for their speed and energy efficiency. A major challenge involves the coupling between fiber and nano-optical devices. A promising solution to this is the use of grating couplers, which can orthogonally couple light at any location on a chip. While already firmly established on the SOI platform, they have also become essential on low-index platforms such as SiN in recent years. This relatively new material platform is characterized by its low propagation losses and exceptional power handling capabilities, making it attractive for a wide range of applications. While standard grating couplers efficiently couple light of only one polarization, polarization-splitting grating couplers can couple light regardless of its polarization. The latter have not yet been realized on the SiN platform, making their investigation particularly worthwhile.

This thesis determines optimal parameters for a 2D grating coupler design on SiN using FDTD simulations. The simulated maximal coupling efficiency is 51.8%, without employing any additional back reflector.

Furthermore, the development of polarization-splitting grating couplers on SiN is explored, with 3D simulations indicating that such an endeavor is achievable.