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1.55 μm Quantum Dot Lasers for Telecommunication

dc.date.accessioned2019-12-12T07:08:21Z
dc.date.available2019-12-12T07:08:21Z
dc.date.issued2019
dc.identifierdoi:10.17170/kobra-20191210859
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/123456789/11391
dc.description.sponsorshipBMBF EUREKA-Project SASER Teilvorhaben MONOLOP
dc.language.isoeng
dc.rightsNamensnennung - Nicht-kommerziell - Weitergabe unter gleichen Bedingungen 3.0 Deutschland*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0/de/*
dc.subjectQuantum dotseng
dc.subjectNarrow linewidtheng
dc.subjectInP based laserseng
dc.subjectLaser arrayseng
dc.subjectSOAeng
dc.subject.ddc500
dc.subject.ddc530
dc.title1.55 μm Quantum Dot Lasers for Telecommunicationeng
dc.typeDissertation
dcterms.abstractThe thesis at hand investigates the suitability of quantum dot (QD) material for use in long-distance coherent communication. The thesis was written in the frame of the SASER project MONOLOP that is aiming for a compact, monolithically integrated light source with a tunable wavelength covering the C+-band and narrow spectral linewidth below 500 kHz. The thesis reviews the theoretical background of quantum dot material based on the InP material system and distributed feedback (DFB) lasers with lateral gratings as well as semiconductor optical amplifiers (SOA). The design and fabrication of the investigated laser devices is reviewed. The design of an integrated device consisting of a set of four DFB lasers, a cascaded Y-coupler and a semiconductor optical amplifier and its fabrication are described and basic properties, i.e. the wavelength, side mode suppression ratio, output power and amplification of the SOA, are evaluated. A wavelength tunability of more than 10nm for a single monolithic laser could be shown. An array of just four lasers yielded coverage of the C+-band at a tuning range of more than 45 nm. The focus of this work is the spectral linewidth of quantum dot lasers with different epitaxial and device structure. The linewidth was measured by delayed selfheterodyne method. The setup and its evolution will shortly be described. The linewidth of stand-alone DFB lasers was evaluated for the impact of number of quantum dot layers, facet coatings, heat sink temperature and mounting. A minimum linewidth of 110 kHz was found. The influence of the Y-coupler was investigated with and without pumping of the coupler section. Finally, the linewidth of the whole device was measured and the influence of the SOA amplification on the linewidth was determined. A minimum linewidth of 130 kHz from the SOA that was hardly altered with SOA current was found. The results clearly show the potential of quantum dot material for future coherent communication and the suitability of the designed integrated device as laser light source in these transmission systems.eng
dcterms.abstractDie vorliegende Arbeit untersucht die Eignung von Quantenpunktmaterial (QD) für den Einsatz in der kohärenten Telekommunikation über große Entfernungen. Die Arbeit wurde im Rahmen des SASER-Projekts MONOLOP geschrieben, das eine kompakte, monolithisch integrierte Lichtquelle mit einer abstimmbaren Wellenlänge, die das C+-Band abdeckt, und schmaler spektraler Linienbreite unter 500 kHz anstrebt. Die Arbeit befasst sich mit dem theoretischen Hintergrund von Quantenpunktmaterial auf der Grundlage des InP-Materialsystems und der Distributed Feedback (DFB)-Laser mit lateralen Gittern sowie optischen Halbleiterverstärkern (SOA). Das Design und die Herstellung der untersuchten Laserbauteile wird besprochen. Der Aufbau eines integrierten Bauelements aus einem Satz von vier DFB-Lasern, einem kaskadierten Y-Koppler und einem optischen Halbleiterverstärker und dessen Herstellung wird beschrieben und die grundlegenden Eigenschaften, d.h. Wellenlänge, Seitenmodenunterdrückung, Ausgangsleistung und Verstärkung des SOA, werden bewertet. Eine Wellenlängenabstimmbarkeit von mehr als 10 nm für einen einzelnen monolithischen Laser konnte gezeigt werden. Ein Array von nur vier Lasern ergab die Abdeckung des C+-Bandes bei einem Abstimmungsbereich von mehr als 45 nm. Der Schwerpunkt dieser Arbeit liegt auf der spektralen Linienbreite von Quantenpunktlasern mit unterschiedlicher Epitaxie und Bauelementstruktur. Die Linienbreite wurde mit der verzögerten Selbstheterodyn-Methode gemessen. Das Setup und seine Entwicklung werden kurz beschrieben. Die Linienbreite von reinen DFB Lasern wurde hinsichtlich des Einflusses der Anzahl der Quantenpunkt-Schichten, der Facettenvergütung, der Wärmesenkentemperatur und des Aufbaus bewertet. Die kleinste gemessene Linienbreite war 110 kHz wurde gemessen. Der Einfluss der Y-Koppler wurde mit und ohne Pumpen des Kopplerabschnitts untersucht. Abschließend wurde die Linienbreite des gesamten Bauteils gemessen und der Einfluss der SOA-Verstärkung auf die Linienbreite bestimmt. Es wurde eine minimale Linienbreite von 130 kHz aus dem SOA gefunden, die mit dem SOA Strom kaum variierte. Die Ergebnisse zeigen deutlich das Potenzial von Quantenpunktmaterial für die zukünftige kohärente Kommunikation und die Eignung des entwickelten integrierten Bauelements als Laserlichtquelle in diesen Übertragungssystemen.ger
dcterms.accessRightsopen access
dcterms.creatorBecker, Annette
dcterms.dateAccepted2019-02-25
dcterms.extentX, 103 Seiten
dc.contributor.corporatenameKassel, Universität Kassel, Fachbereich Mathematik und Naturwissenschaften, Institut für Physik
dc.contributor.refereeReithmaier, Johann Peter (Prof. Dr.)
dc.contributor.refereeEisenstein, Gadi (Prof. Dr.)
dc.relation.projectid16BP12508
dc.subject.swdTelekommunikationger
dc.subject.swdQuantenpunktger
dc.subject.swdLaserger
dc.type.versionpublishedVersion


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