Download Integrierte Optoelektronik: Wellenleiteroptik Photonik by Prof. Dr. Karl Joachim Ebeling (auth.) PDF

By Prof. Dr. Karl Joachim Ebeling (auth.)

Aufgrund der zunehmenden Miniaturisierung optischer und elektronischer Bauelemente bem?ht guy sich verst?rkt, diese Elemente zu integrieren. Analog zur raschen Entwicklung integrierter Schaltkreise in der Mikroelektronik, zeichnet sich eine ?hnliche Entwicklung in der Integrierten Optoelektronik ab. Das Werk ist eine umfassende Darstellung der Wellenleiteroptik und Photonik in den Halbleitersystemen AlGaAs und InGaAsP. Die Grundlagen der Wellenausbreitung und der optisch-elektrischen Wandlung in Laserdioden und Photodioden werden ausf?hrlich behandelt. Der eingef?hrte einheitliche Formalismus wird benutzt, um aktuelle Entwicklungen eingehend zu diskutieren. Beispiele hierf?r sind Halbleiterlaser mit Quantenstruktur, durchstimmbare Laserdioden, Photodioden mit innerer Verst?rkung oder die monolithische Integration optischer und elektrischer Komponenten. Das Buch richtet sich an Studenten und in der Praxis stehende Ingenieure und Physiker, die sich mit integrierter Optik, optischer Nachrichtentechnik oder optischer Informationsverarbeitung befassen.

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2Ga 08 As A! 7As A! 10] tionen vom n-Typ. Fiir Photonenenergien dicht unterhalb der Bandkante findet man minimale Absorption, die in reinem Material weit unterhalb von a = 1 cm- 1 liegen kann. In ternarem AIGaAs und quaternarem lnGaAsP hat man mit ahnlichen lntrabandeffekten zu rechnen. Den Anstieg der Absorption mit zunehmender Wellenlange konnen wir naherungsweise in einem klassischen Modell beschreiben. Wir betrachten einen harmonischen Oszillator eines Elektrons, der durch ein elektrisches Wellenfeld der Kreisfrequenz w angeregt wird.

6) festgelegt. 3). Fiir die Moden gibt es eine von m abhiingige Grenzfrequenz w = kc, oberhalb der die Mode erst ausbreitungsfiihig ist. 2 zu entnehmen ist. Das Feld der Welle erstreckt sich tief in das Substrat hinein, und die Ausbreitung wird ganz wesentlich durch den Brechungsindex des Substrats bestimmt. Weit oberhalb der Grenzfrequenz niihert sich e dem Grenzwinkel 1r /2. Die Filmwelle klingt jenseits der Grenzfliiche im Substrat und Deckmaterial rasch ab. Die Ausbreitung ist durch den Brechungsindex n1 des Films bestimmt.

Wir betrachten ein infinitesimales Volumenelement d3 r. 40) gegeben. 2) und der Vektorbeziehung v . (E X H) = H . (V X E) - E . 3. 45) als EnergiefluBdichtevektor, so beschreibt die Divergenz '\1 · S die aus dem Volumenelement pro Zeiteinheit herausstromende Energie, und wir erhalten die Energie bilanz - 8W = '\1 . S awem +- at ';" - = -J . 46) Diese Beziehung driickt den Energieerhaltungssatz aus. Abnahme der Feldenergie im Volumenelement und einstromende Feldenergie werden in elektrische Energie der Ladungstrager umgesetzt.

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