KIP-Veröffentlichungen

Das Ziel dieser Bachelorarbeit ist die Entwicklung eines Edge-Kopplers für die Chip-zu-Chip-Kopplung im Rahmen des QSAMIS-Projekts, bei dem ein SiN/SiO?- Chip mit einem InP-Chip verbunden werden soll. In der Analysephase wird der Koppler in drei Hauptabschnitte unterteilt: Den Übergangsbereich, den Taper und die Linse. Der Übergangsbereich, der für eine effiziente optische Leistungsübertragung vom Silizium auf das Polymer ermöglicht, wurde im Vorfeld optimiert. Für die Simulationen wird das Programm Meep verwendet. Damit werden sepa- rate Analysen des Kopplers in den xy- und xz-Ebenen durchgeführt. Die Analyse der Taper zeigt, dass parabolische Taper in beiden Ebenen am effektivsten sind. In der xz-Ebene ermöglicht der Taper eine adiabatische Expansion der ersten Eigen- mode. In der xy-Ebene kann der Taper das Licht nur bis zur erforderlichen Breite ausdehnen. Weiterhin wird die ellipsoide Linse analysiert, um den gezielten Bren- npunkt und die Brennweite zu erreichen. Zuletzt wird die Bidirektionalität des Kopplers beim Empfangen und Senden von Licht analysiert. Dabei werden zwei identische Koppler spiegelverkehrt position- iert, wobei einer das Licht sendet und der andere das übertragene Licht empfängt. Die Simulationsergebnisse weisen einen S21 parameter von -0.7 dB in der xz- Ebene und -1.25 dB in der xy-Ebene, was die Bidirektionalität des Kopplers bestätigt.

The objective of this bachelor thesis is to develop an edge coupler for chip-to-chip coupling within the QSAMIS project, where a SiN/Sio2-Chip should be connected to an InP-Chip. In the design phase, the coupler is segmented into three main sections: the tran- sition sector, the taper, and the lens. The transition sector, essential for efficient optical power transfer from the silicon to the polymer, has undergone optimisa- tion beforehands. For the simulations of the coupler, the program Meep is used. With the help of Meep, separate analyses of the coupler in both xy- and xz-planes are conducted. The analyses reveals that parabolic tapers are most effective in both planes. In the xz-plane, the taper allows adiabatic expansion of the first eigenmode. Due to the layerstack, the taper in the xy-plane can only expands the light to the required taper end height. Further, the ellipsoidal lens is analyzed to achieve the targeted focal point and focal length. Lastly, the coupler’s bi-directionality is assessed. This involves positioning two identical couplers mirror revers, with one transmitting light and the other receiv- ing the transmitted light. Thereby sufficient S21 parameters of -0.7 dB in the xz- plane and -1.25 dB in the xy-plane are measured, confirming the bi-directionality of the coupler.