@phdthesis{Scherer2010,
  author    = {Scherer, Helmut},
  title     = {Integration von aktiven und passiven optischen Bauelementen auf Basis photonischer Kristalle bei 1,3 und 1,5 μm Wellenl{\"a}nge},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-52150},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2010},
  abstract  = {Im Rahmen der Arbeit wurden Halbleiterlaser aus photonischen Kristallen (PK) im Wellenl{\"a}ngenbereich von 1,3 und 1,5 µm untersucht. Insbesondere die Integration der Laser mit weiteren Bauelementen f{\"u}r die optische Telekommunikation stand im Vordergrund der Untersuchungen. Neben den versch. Anwendungen unterscheidet sich auch das Grundmaterial. Der kurzwellige Bereich um 1,3 µm wurde auf GaAs-basierten Material bearbeitet, die langwelligen Laser wurden auf InP-Basis bearbeitet. Photonische Kristalle bestehen aus einer periodisch angeordneten Brechungsindexvariation zwischen Luftl{\"o}chern in einer Halbleitermatrixstruktur. Die Ausbreitung elektromagnetischer Wellen wird durch das periodische Potential beeinflusst und es k{\"o}nnen z. B. Spiegel hergestellt werden. Die Reflektivit{\"a}t kann durch Variation der PK-Struktur angepasst werden. Weiterhin k{\"o}nnen Liniendefekte als effektive Wellenleiter benutzt werden. Es wurden mehrstufige Y-Kombinierer zur Zusammenf{\"u}hrung der Emission mehrerer Laser auf der komplett aktiven Laserstruktur hergestellt. Die Definition der Bauteile erfolgte durch optische bzw. Elektronenstrahllithographie, die Strukturierung wurde mittels nass- und trockenchemischer {\"A}tzverfahren sichergestellt. Weiterhin wurden Stegwellenleiter basierte Mikrolaser auf GaInNAs-Material hergestellt. Um abstimmbare Laser mit einem m{\"o}glichst grossen Abstimmbereich herzustellen, wurden zwei Resonatoren mit unterschiedlicher L{\"a}nge hergestellt. Zwischen beide Resonatoren wurde ein PK-Spiegel aus 2 bzw. 3 Lochreihen prozessiert. Dies erm{\"o}glicht das Abstimmen der Laser von 1307 bis 1340 nm. Im weiteren Verlauf wurden aktive und passive PK-Strukturen auf GaAs-Basis integriert. Hierzu wurden DWELL-Strukturen auf Basis von InGaAs/GaAs Quantenpunkten verwendet. Durch das Ankoppeln der Glasfaser an die Frontfacette des Lasers ist der laterale Abstand der Laserstrukturen durch die Dicke der Glasfaser auf 250 µm festgelegt. Durch die verlustarme Kopplung mehrerer Laser in einen Auskoppelwellenleiter kann die Fl{\"a}chenausnutzung deutlich gesteigert werden. Im Rahmen der Arbeit wurden vier Halbleiterlaser {\"u}ber PK Wellenleiter miteinander verbunden. Die gezeigten Laserstrukturen weisen eine L{\"a}nge von unter 1,5 mm bei einer Gesamtbreite von 160 µm auf. Dies bedeutet, dass ein komplettes Modul schmaler als eine Glasfaser realisiert werden kann. Es konnte gezeigt werden, dass alle 4 Laser unabh{\"a}ngig von einander wellenl{\"a}ngenstabil ansteuerbar und abstimmbar sind. Die Seitenmodenunterdr{\"u}ckung im parallelen cw-Betrieb aller vier Laser liegt f{\"u}r den Laser mit der geringsten Seitenmodenunterdr{\"u}ckung immer noch bei mehr als 20 dB und der Leistungsunterschied zwischen den vier Lasern ist unter 2,5 dB. Weiterhin wurden PK-Strukturen bei einer Wellenl{\"a}nge von 1,5 µm auf einem InP-Basis untersucht. Im Bereich der passiven Charakterisierung wurden W3-Wellenleiter spektral vermessen. Zu Beginn wurde das sog. Ministopband (MSB) des W3-Wellenleiters untersucht, um im Anschluss die Kopplung von zwei Wellenleitern mit Hilfe des {\"U}bersprechens im Bereich des MSB´s zu analysieren. Hierzu wurden zwei W3-Wellenleiter parallel zueinander strukturiert. Im Wellenl{\"a}ngenbereich des MSB erfolgt eine {\"U}bertragung vom Referenz- in den Monitorkanal. Durch die geometrischen Parameter der PK-Strukturen kann die spektrale Lage und Breite des Filters eingestellt werden. Die Filterung durch {\"U}bersprechen vom Referenz- in den Monitorkanal ist mit einer spektralen Breite von mehr als 10 nm noch relativ breitbandig. Daher wurden PK-Resonatoren hergestellt. Hierzu wurden Spiegel in die Wellenleiter prozessiert. Es wurden Filter mit einer spektralen Breite von weniger als 0,5 nm und G{\"u}ten von {\"u}ber 9000 erreicht. Im Anschluss wurden die aktiven und passiven Bauteile auf einem Chip integriert. Die Laser erreichten eine max. Leistung von 28 mW. Die Integration zus{\"a}tzlicher Funktionen hinter den Laser bedeutet eine Erh{\"o}hung der Komplexit{\"a}t und des Funktionsumfangs, ohne die Emissionsleistung des Lasers zu senken. Zus{\"a}tzlich vereinfacht sich der Aufbau zur Charakterisierung und zum Betrieb der Laser. In den gezeigten Bauteilen wurde die durch den Laserr{\"u}ckspiegel transmittierte Lichtmode mittels eines Tapers in einen PK Wellenleiter gef{\"u}hrt. Seitlich und am Ende des Wellenleiters wurde die erreichte Intensit{\"a}t mittels zweier getrennter Photodioden (PD) gemessen. Damit wird das Konzept der passiv untersuchten Wellenleiter zusammen mit den Lasern integriert. Bei konstanter Leistung und Wellenl{\"a}nge m{\"u}ssen die beiden Photostr{\"o}me konstant sein. Durch die sehr kompakte Bauform am Ende des Lasers mit einer zus{\"a}tzlichen L{\"a}nge von weniger als 100 µm ist das Bauelement sehr Verlustarm. {\"A}ndert sich die Wellenl{\"a}nge ungewollt, so {\"a}ndert sich das Verh{\"a}ltnis der Str{\"o}me in den PD. F{\"u}r die Charakterisierung des Wellenl{\"a}ngenmonitors betr{\"a}gt der Abstimmbereich 30 nm.},
  subject      = {Halbleiterlaser},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Schwertberger2005,
  author    = {Schwertberger, Ruth},
  title     = {Epitaxie von InAs-Quanten-Dash-Strukturen auf InP und ihre Anwendung in Telekommunikationslasern},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-14609},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2005},
  abstract  = {Die vorliegende Arbeit besch{\"a}ftigt sich mit der Herstellung und Charakterisierung von niedrigdimensionalen Strukturen f{\"u}r den Einsatz als aktive Schicht in InP-Halbleiterlasern. Quantenpunktstrukturen als Lasermedium weisen gegen{\"u}ber herk{\"o}mmlichen Quantenfilmlasern einige Vorteile auf, wie beispielsweise geringe Schwellenstromdichten, breites Verst{\"a}rkungsspektrum und geringe Temperatursensitivit{\"a}t der Emissionswellenl{\"a}nge. Ziel dieser Arbeit ist es, diese speziellen Vorteile, die im GaAs-System gr{\"o}ßtenteils nachgewiesen sind, auch auf das InP-System zu {\"u}bertragen, da dieses f{\"u}r die Telekommunikationswellenl{\"a}nge 1.55 µm pr{\"a}destiniert ist. Die vorgestellten Strukturen wurden mittels einer Gasquellen-Molekularstrahlepitaxie-Anlage unter Verwendung der alternativen Gruppe-V-Precursor Terti{\"a}rbutylphosphin (TBP) und -arsin (TBA) hergestellt. Die Bildung der Quantenpunktstrukturen wurde zun{\"a}chst an Hand von Teststrukturen optimiert. Scheidet man InAs auf einem InP(100)-Substrat ab, so bilden sich - anders als auf GaAs - keine runden InAs-Quantenpunkte, sondern unregelm{\"a}ßige, strichf{\"o}rmige Strukturen mit einer klaren Vorzugsorientierung, sogenannte Dashes. Verschiedene Wachstumsparameter, wie die Menge an deponiertem InAs, der Strukturaufbau oder der Wachstumsmodus, lassen eine Beeinflussung der Emissionseigenschaften zu, die mittels Photolumineszenz (PL)-Spektroskopie untersucht wurden. So kann die Emissionswellenl{\"a}nge der Dashes sehr genau und {\"u}ber einen großen Bereich zwischen 1.2 und 2.0 µm {\"u}ber die nominelle Dicke der Dash-Schicht festgelegt werden. Dieser Zusammenhang l{\"a}sst sich auch nutzen, um durch die Kombination von Schichten unterschiedlicher Dash-Gr{\"o}ße eine extreme Verbreiterung des Verst{\"a}rkungsspektrums auf {\"u}ber 300 nm zu erzielen. Neben der Hauptanwendung als Telekommunikationslaser sind auch Einsatzm{\"o}glichkeiten in der Gassensorik f{\"u}r einen Wellenl{\"a}ngenbereich zwischen 1.8 und 2.0 µm denkbar. Dieser ist neben der Verwendung extrem dicker Schichten durch das Prinzip des migrationsunterst{\"u}tzten Wachstums (engl. migration enhanced epitaxy) oder durch die Einbettung der Dash-Schichten in einen InGaAs-Quantenfilm ("Dash-in-a-Well"-Struktur) realisierbar. Letzteres zieht eine starke Rotverschiebung um etwa 130 meV bei gleichzeitiger schmaler und intensiver Emission nach sich. Da die Dashes einige sehr interessante Eigenschaften aufweisen, wurde ihre Eignung als aktive Schicht eines InP-Halbleiterlasers untersucht. Zun{\"a}chst wurden der genaue Schichtaufbau, speziell die Fernfeldcharakteristik, und die Wachstumsparameter optimiert. Ebenso wurde der Effekt eines nachtr{\"a}glichen Ausheilschritts diskutiert. Da die speziellen Vorteile der Quanten-Dash(QD)-Strukturen nur Relevanz haben, wenn auch ihre Grunddaten einem Quantenfilmlaser (QW-Laser) auf InP ebenb{\"u}rtig sind, wurde besonderer Wert auf einen entsprechenden Vergleich gelegt. Dabei zeigt sich, dass die Effizienzen ebenso wie die Absorption der QD-Laser nahezu identisch mit QW-Lasern sind. Die Schwellenstromdichten weisen eine st{\"a}rkere Abh{\"a}ngigkeit von der L{\"a}nge des Laserresonators auf, was dazu f{\"u}hrt, dass ab einer L{\"a}nge von 1.2 mm QD-Laser geringere Werte zeigen. Die Temperaturabh{\"a}ngigkeit der Schwellenstromdichte, die sich in der charakteristischen Temperatur T0 {\"a}ussert, zeigt dagegen f{\"u}r QD-Laser eine st{\"a}rkere Sensitivit{\"a}t mit maximalen T0-Werten von knapp {\"u}ber 100 K. Betrachtet man das Emissionsspektrum der QD-Laser, so f{\"a}llt die starke Blauverschiebung mit abnehmender Bauteill{\"a}nge auf. Gleichzeitig zeigen diese Laser im Vergleich zu QW-Lasern eine deutlich gr{\"o}ßere Temperaturstabilit{\"a}t der Emissionswellenl{\"a}nge. Beide Eigenschaften haben ihre Ursache in der flachen Form des Verst{\"a}rkungsspektrums. Zus{\"a}tzlich wurden einige der an Hand der Teststrukturen gezeigten Dash-Eigenschaften auch an Laserstrukturen nachgewiesen. So l{\"a}sst sich durch Variation der Dash-Schichtdicke von 5 auf 7.5 ML eine Verschiebung der Emissionswellenl{\"a}nge um bis zu 230 nm realisieren, wobei dieses Verfahren damit noch nicht ausgereizt ist. Ebenso wurde auch ein {\"U}berlapp aus sechs jeweils verschieden dicken Dash-Schichten in eine Laserstruktur eingebaut. An Hand von Subschwellspektren wurde eine Verst{\"a}rkungsbreite von etwa 220 nm nachgewiesen, die eine Abdeckung des gesamten Telekommunikationsbandes durch eine einzige Laserstruktur erlauben w{\"u}rde. Aus Quanten-Dash-Material prozessierte Stegwellenleiter (RWG)-Laser weisen sehr vielversprechende Daten mit hohen Ausgangsleistungen bis 15 mW pro Facette und niedrigen Schwellenstr{\"o}men auf. Damit schafft diese Arbeit die Grundvoraussetzungen, um InAs-Quanten-Dashes als echte Alternative zu herk{\"o}mmlichen Quantenfilmen in InP-Halbleiterlasern zu etablieren. Besonders das breite Verst{\"a}rkungsspektrum und die hohe Temperaturstabilit{\"a}t der Emissionswellenl{\"a}nge zeichnen dieses Material aus.},
  subject      = {Halbleiterlaser},
  language  = {de}
}
@article{SiminSoltamovPoshakinskiyetal.2016,
  author    = {Simin, D. and Soltamov, V. A. and Poshakinskiy, A. V. and Anisimov, A. N. and Babunts, R. A. and Tolmachev, D. O. and Mokhov, E. N. and Trupke, M. and Tarasenko, S. A. and Sperlich, A. and Baranov, P. G. and Dyakonov, V. and Astakhov, G. V.},
  title     = {All-Optical dc Nanotesla Magnetometry Using Silicon Vacancy Fine Structure in Isotopically Purified Silicon Carbide},
  series = {Physical Review X},
  volume    = {6},
  journal   = {Physical Review X},
  doi       = {10.1103/PhysRevX.6.031014},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-147682},
  pages     = {031014},
  year      = {2016},
  abstract  = {We uncover the fine structure of a silicon vacancy in isotopically purified silicon carbide (4H-\(^{28}\)SiC) and reveal not yet considered terms in the spin Hamiltonian, originated from the trigonal pyramidal symmetry of this spin-3/2 color center. These terms give rise to additional spin transitions, which would be otherwise forbidden, and lead to a level anticrossing in an external magnetic field. We observe a sharp variation of the photoluminescence intensity in the vicinity of this level anticrossing, which can be used for a purely all-optical sensing of the magnetic field. We achieve dc magnetic field sensitivity better than 100  nT/√Hz within a volume of 3×10\(^{-7}\)mm\(^3\) at room temperature and demonstrate that this contactless method is robust at high temperatures up to at least 500 K. As our approach does not require application of radio-frequency fields, it is scalable to much larger volumes. For an optimized light-trapping waveguide of 3  mm\(^3\), the projection noise limit is below 100  fT/√Hz.},
  language  = {en}
}