Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration IZM

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  • Publication
    Super compact optical add-drop multiplexer for FTTH applications based on low-loss polymer waveguide materials
    ( 2005)
    Keil, N.
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    Yao, H.H.
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    Zawadzki, C.
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    Beyer, F.
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    Radmer, O.
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    Bauer, M.
    ;
    Dreyer, C.
    Four- and eight-channel arrayed-waveguide grating (AWG) and fixed optical add-drop multiplexer (OADM) devices with channel spacing of 1200 and 600 GHz have been fabricated using super-high refractive index contrast (Delta n=0.020) triazine containing polymers. Accordingly, the size of the four-channel AWG was only 10x3 mm and the insertion loss was 3 dB.
  • Publication
    Recent progress in polymer based photonic devices
    ( 2004)
    Keil, N.
    ;
    Yao, H.
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    Zawadzki, C.
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    Radmer, O.
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    Beyer, F.
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    Bauer, M.
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    Dreyer, C.
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    Schneider, J.
    Polymerbasierte Werkstoffe sind für Lichtleiter und integrierte optische Bauelemente gut geeignet, weil sie verscheidene Funktionalitäten gut erfüllen, sich leicht herstellen lassen, preiswert sind und gute Kompatibilität mit anderen Materialien zeigen. Der Beitrag bietet einen Überblick über Stand und Perspektiven dieser Entwicklung. Der Stand wird für Lichtleiterwerkstoffe mit geringen Ausbreitungsverlusten, geringer Doppelbrechung, genau einstellbarem Kontrast des Brechungsindex, hervorragender Verarbeitbarkeit sowie Stabilität gegen Umwelteinflüsse und langer Lebensdauer dargestellt. Außerdem werden aktuelle Ergebnisse bei optischen Schaltern und variablen optischen Dämpfungsgliedern, Beugungsgittern in Wellenleiter-Arrays aus Kunststoffen, Modulen und neuen Produkten im Lichtleiterbereich, rekonfigurierbaren optischen add-drop Multiplexern (OADM) und Multiplexer/Demultiplexern für mehrere Frequenzbereiche (z.B. 1270, 1330, 1470 und 1550 nm) angesprochen. Zukünftige Schwerpunkte werden in folgenden Bereichen erwartet: abstimmbare und thermisch robuste Bauelemente; neue Funktionen wie Kompensation chromatischer Dispersion, Vereinheitlichung der dynamischen Verstärkung, schnelle Modulatoren; optische Verstärker aus Kunststoffen, die mit seltenen Erden dotiert sind; Integration von Kunststoffen und mineralischen Halbleitern wie SiO2 oder InP; sehr große Integrationsdichten durch Wellenleiter mit hohem Kontrast des Brechungsindex und Mehrschichtintegration; neue Herstellverfahren mit geringeren Kosten; Materialien, die nichthermetische Kapselung erlauben und trotzdem lange leben.
  • Publication
    All-polymer arrayed waveguide grating multiplexer based on commercial low-loss polymer waveguide materials
    ( 2004)
    Keil, N.
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    Yao, H.H.
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    Zawadzki, C.
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    Beyer, F.
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    Radmer, O.
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    Bauer, M.
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    Dreyer, C.
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    Han, S.-G.
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    Lee, H.-J.
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    Kim, T.-G.
    With optical communication systems penetrating into metro and access networks, the cost reduction becomes the single important issue for deployment of WDM networks to such areas. In contrast to long-haul systems, cost reduction of components manufacture and maintenance is of vital importance. Besides the cost issue, polymers possess intrinsically attractive material properties (high thermo-optic (TO) coefficient, low thermal conductivity) leading to wide applications where TO functionality, thermal tunability, low power consumption, and temperature compensation are required. Devices such as TO switches, variable optical attenuators (VOAs), athermal and tunable arrayed-waveguide gratings (AWGs) have been widely investigated. Being recogn ised for their different functionalities, ease of fabrication, cost-effectiveness, and compatibility with other material systems, polymers as a platform technology for waveguide and integrated-optical devices are gaining more and more commercial acceptance. 8x8 AWG wavelength routers with = 200GHz at = 1.55µm were fabricated at Fraunhofer Institute for Telecommunications, Heinrich-Hertz-Institut, using low-loss UV-curable polymers on different substrate materials. The polymer waveguide materials are synthesised by Zen Photonics Co., Ltd., in South Korea and are commercial available. The refractive index difference between the core and cladding layers can be tuned in a wide range. In this study, an index contrast of n = 0.011 was chosen. The waveguide loss amounts to 0.5 dB/cm at 1.55 m wavelength, and the measured crosstalk of the AWG is well below -30 dB. The insertion loss of the AWG was found to be in between 4.5dB for the centre ports and 6dB for the edge ports. The polarization and the temperature behaviours of the polymer AWGs were investigated. It was found that these behaviours are depended on the physical parameters of waveguide and substrate materials. By choosing proper combination of the material parameters, polymer-based AWGs with required temperature and/or polarization behaviour can be designed and fabricated. Details will be described in the manuscript and will be presented at the conference.
  • Publication
    Low crosstalk polymer-based digital optical switches and arrayed waveguide gratings
    ( 2003)
    Keil, N.
    ;
    Yao, H.
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    Zawadzki, C.
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    Radmer, O.
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    Beyer, F.
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    Bauer, M.
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    Dreyer, C.
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    Schneider, J.
    Polymer-based digital optical switches (DOS) and arrayed-waveguide gratings (AWG) were designed, fabricated and characterized. Both devices exhibit low crosstalk and are key components for optical add/drop multiplexers (OADM). Polymer DOS are attractive for such applications because of their relatively low switching power and their polarization and wavelength independent behavior, and can be used as the space stage of a monolithically integrated polymer-based OADM.
  • Publication
    Synthesis, Processing and characterization of new high-performance polymers for use in integrated optics
    ( 2003)
    Dreyer, C.
    ;
    Schneider, J.
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    Göcks, K.
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    Beuster, B.
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    Bauer, M.
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    Keil, N.
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    Yao, H.
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    Zawadzki, C.
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    Radmer, O.
    For long range transmissions of high amounts of data the glass fiber is the medium of choice. For an optical network many different connection devices are needed, such as multiplexers, splitters, attenuators etc. Typically such waveguide-based devices are produced using silica technology which involve cost intensive multi-step processes. In contrast to the inorganic waveguides polymer technology provides a lot of advantages, such as lower production costs, temperature insensitive devices and switches with low switching power. The authors have been working several years on the development of polymers for optical application. The current work is focussed on three material systems, polycyanurate ester resins, polyacrylates and triazine containing polymers. This paper focusses on the triazine containing polymers and the reduction of their birefringence via adjusting the CTE of the substrate.
  • Publication
    Polymer waveguide devices - Status and trends
    ( 2003)
    Yao, H.
    ;
    Radmer, O.
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    Zawadzki, C.
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    Keil, N.
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    Bauer, M.
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    Dreyer, C.
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    Schneider, J.
    Es wird ein Überblick gegeben über polymere Lichtwellenleiterwerkstoffe, unterschiedliche Lichtwellenleiter und integrierte Bauelemente für die optische Kommunikation. Polymere besitzen einen hohen thermooptischen Koeffizienten und eine geringe thermische Leitfähigkeit im Vergleich zu Siliciumdioxid, daher sind sie für Anwendungen geeignet, die die thermooptische Funktion, die thermische Abstimmbarkeit, einen geringen Energieverbrauch und eine Temperaturkompensation erfordern. Die wichtigsten Anforderungen an das Polymermaterial für optische Bauelemente für Telekommunikationsanwendungen sind eine geringe Ausbreitungsdämpfung in einem breiten Wellenlängenbereich, eine geringe Doppelbrechung, ein genau justierbarer Brechungsindexkontrast, eine gute Verarbeitbarkeit, Haltbarkeit und langfristige Zuverlässigkeit. Die meisten Polymere können nicht alle Anforderungen erfüllen. Der Entwicklungstrend der polymeren Lichtwellenleiter führt zu neuen Funktionen und multifunktionalen Bauelementen wie z. B. den Wellenleitergittern, die mit einem Array optischer Schalter einen monolithischen integrierten dynamisch-optischen Add-Drop-Multiplexer bilden. Ein optischer 2x2-Gleichstromschalter mit einem verringerten Crosstalk wurde am Heinrich-Hertz-Institut entwickelt. Eine neue thermooptische Elektrode mit zwei parallelen Abzweigungen befindet sich oben auf den beiden Lichtwellenleitern. Mit der Verwendung rein optischer Systeme in Metro- und Telekommunikationsnetzwerken wird die Kostensenkung ein wichtiger Faktor für die Entwicklung von Wellenlängenmultiplex-Netzwerken. Aufgrund ihrer Multifunktionalität, der möglichen hohen Integrationsdichte und potentiell geringen Kosten werden polymere Lichtwellenleiter-Bauelemente für weitere Anwendungen eingesetzt werden.
  • Publication
    New reactive polymeric systems for use as waveguide materials in integrated optics
    ( 2003)
    Dreyer, C.
    ;
    Schneider, J.
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    Göcks, K.
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    Beuster, B.
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    Bauer, M.
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    Keil, N.
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    Yao, H.
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    Zawadzki, C.
    Cross-linked polymeric materials are used in a wide range of applications. Special compositions are used in micro-system technologies and its utilization is extending to integrated optics. We have been working for several years in the field of polymers for optical applications. Highly fluorinated polycyanurate systems have been proven as promising waveguide materials in integrated optics. The refractive index can be adjusted reproducibly in a wide range almost continuously. The layer quality was optimized. Low optical losses of less than 0.3 dB/cm@1550nm were obtained and working optical prototypes were developed. The birefringence had been a major problem, but this was solved by adjusting the coefficient of thermal expansion of substrate and film. We will report in this paper on the polycyanurate ester resins and the new triazine containing polymeric systems.
  • Publication
    Polymere Anwendungen in der integrierten Optik - ein Überblick mit ausgewählten Beispielen
    ( 2003)
    Dreyer, C.
    ;
    Schneider, J.
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    Göcks, K.
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    Beuster, B.
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    Bauer, M.
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    Keil, N.
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    Yao, H.
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    Zawadzki, C.
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    Radmer, O.
    Im Rahmen dieser Veröffentlichung werden Arbeiten zur Entwicklung von Spezialpolymeren für die integrierte Optik am Beispiel ausgewählter optischer Bauelemente (thermooptische Schalter undArrayed Waveguide Gratings) dargestellt, insbesondere für die Langstreckendatenübertragung im Wellenlängenbereich um 1.55 µm. Es wurden fluorierte Polyacrylate, Polycyanurate und triazinhaltige Reaktivpolymere untersucht.
  • Publication
    Reduction of the optical loss and optimization of polycyanurate thermosets used in integrated optics
    ( 2002)
    Dreyer, C.
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    Bauer, M.
    ;
    Bauer, J.
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    Keil, N.
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    Yao, H.
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    Zawadzki, C.
  • Publication
    Athermal polarization-independent all-polymer arrayed waveguide grating (AWG) multi/demultiplexer
    ( 2001)
    Keil, N.
    ;
    Yao, H.H.
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    Zawadzki, C.
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    Bauer, J.
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    Bauer, M.
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    Dreyer, C.
    ;
    Schneider, J.
    An athermal and polarization-independent arrayed-waveguide grating (AWG) multi/demultiplexer relying on an all-polymer approach was realized by properly adjusting the coefficient of thermal expansion of the substrate and the thermo-optic coefficient of the waveguide material.