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C1: Oberflächenemitter höchster Bandbreite für Si-Photonik und Quantenkommunikation (Hofmann, Bimberg)
Ultraschnelle direkt und elektro-optisch modulierte oberflächenemittierende Laser, elektrisch angeregte Emitter von q-bits und verschränkten Photonen, und Nanolaser mit Metallkavitäten auf Silizium-Substraten stehen im Zentrum unserer zukünftigen Aktivitäten. Die physikalischen Grundlagen dieser Bauelemente sind unterschiedlich, jedoch ähneln sich deren Modellierung, Prozessierung und Messtechnik. Insbesondere sollen in allen Fällen nanostrukturierte Membrane mit Gittern hohen Kontrasts bisher benutzte dicke Bragg-Reflektoren ersetzen. Modulationsmethoden höherer Ordnung, welche auch Phasenmodulation mit einschließen, sollen es ermöglichen bis zu 100 Gb/s Übertragungsrate mit VCSELs zu erreichen.
C2: Ein Quantennetzwerk mit Einzelphotonen (Benson, Schubert)
Die Ziele des Teilprojektes sind die Integration quantenoptischer Komponenten in komplexe Quantennetzwerke und die Übertragung von Quanteninformation über klassische faseroptische Netze. Ausgangsbasis sind effiziente Einzelphotonquellen, die auf elektrisch gepumpten Quantenpunkten basieren, sowie die Einzelphotonmanipulation und -detektion. Im Vordergrund stehen: (1) die Maßschneiderung der räumlichen, zeitlichen und spektralen Mode von Photonenwellenpaketen, (2) die Realisierung von optischen Quantengattern mittels faseroptischer und on-chip-Komponenten und (3) die Langstreckenübertragung von Verschränkung.
C6: Dynamik von Kantenemittern für zukünftige Multiterabit- und Materialbearbeitungssysteme (Bimberg, Weyers)
Nanostrukturierte Gewinnmedien bei drei verschiedenen Wellenlängen, 1.3 µm, 1.2 µm und 1.06 µm, basierend auf unterschiedlichen Wachstumstypen von Quantenpunkten und/oder photonischen Bandkantenstrukturen sowohl für modengekoppelte Laser als auch für Halbleiterverstärker, stehen im Zentrum dieses Projekts. Fortgeschrittene Kommunikationssysteme, welche zum Teil auf Modulationsformaten höherer Ordnung beruhen, werden ebenso wie neuartige Materialbearbeitungssysteme basierend auf Halbleiterlasern höchster Brillanz, durch die Ergebnisse dieser Forschungen ermöglicht.
C9: Nitrid-basierte Laser Dioden für das tiefe UV (Kneissl, Tränkle)
Die Verstärkungsmechanismen in (In)AlGaN Vielfachquantentrögen (MQWs) mit Emission im UV-C sollen untersucht werden mit dem Ziel, optisch gepumpte Lasertätigkeit bis hinunter zu 240 nm zu erzielen. Weiterhin wird die Dotierung (speziell p-Dotierung) von AlGaN-Heterostrukutren mit hohem Al-Gehalt wird untersucht, um Ladungsträgerinjektion und elektrisches Pumpen solcher QWs zu erreichen. Zusammen mit zu entwickelnden ohm’schen Kontakt auf AlGaN-Schichten mit hohem Al-Gehalt sollen erste Injektionslaserdioden mit Emission unterhalb von 280 nm realisiert werden.
C10: Optische Taktverteilung für eine schnelle BiCMOS Technologie (Petermann, Tillack)
Eine schnelle und präzise Taktsignalverteilung on-chip ist die Grundlage der modernen leistungsfähigen Elektronik. Eine stetige Erhöhung der Taktrate führt zu immer größeren Signalverzerrungen und Taktfehlern, wofür die elektrischen Signalleitungen verantwortlich sind. Um diese Probleme zu umgehen, soll in diesem Projekt eine optische Taktsignalverteilung on-chip entwickelt werden. Als optische Taktquelle dient dabei ein modengekoppelter Quanten-Dot-Laser. Die optische Taktverteilung erfolgt mittels Silizium-Wellenleitern. Die Umwandlung der Taktsignale vom Optischen in das Elektrische geschieht durch Germanium Fotodioden.
C11: Individuell addressierbare GaN-basierte Quantenpunkt-Lichtemitter (Weyers, Kneissl)
Es wird das Wachstum von GaN Quantenpunkten (QDs) in (In)AlGaN Matrix untersucht mit dem Endziel, damit Einzelphotonenemitter, die nahe Raumtemperatur funktionieren, zu realisieren. Schritte zu diesem Ziel sind die Einstellung der QD-Dichte und ihrer Größe und die Untersuchung von Prozessen zum erhaltenden Überwachsen. Der Vergleich unterschiedlicher Oberflächenorientierungen soll Aufschluss über die Rolle Piezoelektrischer Felder geben. Schließlich soll elektrisch gepumpte und einzeln ansteuerbare Emission aus solchen QDs demonstriert werden.