Verbundprojekttitel: Kohärente Oberflächenemitter mit Resonanzeffekten; Teilprojekttitel: Exakte Charakterisierung und ultraschnelle Modendynamik von Multi-Aperture-VCSELs

Im Rahmen des Projektes werden optische Module auf der Grundlage von Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser-Arrays mit mehreren kohärent gekoppelten Aperturen (MA-VCSELs) hergestellt, die in folgenden Bereichen eingesetzt werden sollen: (i) optische Datenkommunikation jenseits von 100 GHz und (ii) industrielle Sensorik mit integrierter Strahlsteuerung. Die Wechselwirkung zwischen den optischen Moden eines solchen Lasers ermöglicht für Anwendung (i) eine Intensitätsdynamik bei sehr hohen Frequenzen, die für die optische Signalübertragung bei höheren Geschwindigkeiten genutzt werden kann, als dies mit einzelnen Komponenten möglich ist. Durch Verwendung unterschiedlicher Ströme kann durch die hierdurch variierende Kopplung für Anwendung (ii) auch eine elektrisch gesteuerte Strahlsteuerung realisiert werden. Kompakte Module ermöglichen eine Miniaturisierung und Kostenreduzierung und eröffnen den Weg für den Einsatz von 6G-Pico-Zellen und IoT-Industriesensoren. Die RUB wird maßgeblich zur detaillierten Charakterisierung der Prototypen der MA-VCSEL während der Entwurfsphase und somit zum Verständnis der physikalischen Prozesse innerhalb des Devices beitragen. Außerdem wird die RUB den experimentellen Beweis der ultraschnellen Modulationsfähigkeiten jenseits von State-of-the-Art Bandbreiten erbringen. Dazu werden zunächst statische Charakterisierungen zur Parametrisierung der parallel beim Partner PT entwickelten Simulationssoftware durchgeführt, welche unter anderem Messungen der LIV-Kennlinien, Spektren, Polarisationseigenschaften und RIN umfassen. Anschließend wird mit Hilfe von Sinus-Modulation und Puls-Modulation sowie einer Streak-Kamera ultraschnelle Analyse der Laserdynamik durchgeführt. Dazu werden besondere Messaufbauten entwickelt, welche die resultierende Dynamik spektral und räumlich aufgelöst mit Bandbreiten weit über 100 GHz analysieren können, also für Frequenzen, die mit konventionellen Geräten für Dynamikmessungen nicht zugänglich sind.