Innovationskolleg "Optische Informationstechnik"
 
gefördert durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft

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Vorstellung des Projektes

Das Innovationskolleg "Optische Informationstechnik" stellt ein gemeinsames wissenschaftliches Forum von Forschergruppen mit unterschiedlichem fachlichem Hintergrund zur Bearbeitung ausgewählter Forschungsrichtungen der optischen Informationstechnik dar.

Aufbauend auf den im Raum Jena vorhandenen langjährigen Erfahrungen und Traditionen auf dem Gebiet der Optik haben wir begonnen, die wissenschaftliche Kompetenz der Institute für Angewandte Optik, für Angewandte Physik, für Festkörpertheorie und Theoretische Optik und des Theoretisch- Physikalischen Institutes der Universität Jena, des Fraunhofer-Institutes für Angewandte Optik und Feinmechanik und des Institutes für Physikalische Hochtechnologie e. V. auf dem Gebiet der optischen Informationsübertragung, -verarbeitung und -speicherung zu bündeln, um theoretische und experimentelle Grundlagen für perspektivisch anwendbare Lösungen von neuartigen Komponenten und Systemen für die optische Kommunikations- und Meßtechnik zu erarbeiten.

Im Mittelpunkt der Untersuchungen stehen dabei die Ausnutzung nichtlinear-optischer Effekte bei der höchstbitratigen Informationsübertragung, die Nutzung nichtstationärer Prozesse bei der Informationsspeicherung und -verarbeitung und die Auslotung neuer Potentiale bei der Miniaturisierung optischer Bauelemente. Die Arbeiten werden in den folgenden vier Teilprojekten durchgeführt:

Teilprojekt I "Optische Informationsübertragung mit Solitonen"

Der Laboraufbau einer optischen Übertragungsstrecke bei 1300 nm unter Verwendung eines Halbleiterverstärkers wurde durch die Mitwirkung ausgewiesener ausländischer Gastwissenschaftler und die vollständige Konzentration der von der DFG ermöglichten Geräteinvestitionen auf dieses Vorhaben erstellt. Eine fehlerfreie (BER < 10-9) Höchstbitratenübertragung (10 Gbit/s) über 550 km wurde nachgewiesen, was hinsichtlich der Übertragungskapazität die publizierten Ergebnisse anderer Gruppen übertrifft. Die die Übertragungskapazität limitierenden Effekte sind durch enge Zusammenarbeit von Theorie und Experiment verstanden, Vorschläge zu deren Vermeidung erarbeitet und die entsprechenden Experimente konzipiert. Weiterhin wurden Vorschläge zur Erhöhung der Kapazität der Kommunikationsnetze bei 1550 nm vorgelegt und Experimente mit der Deutschen Telekom AG geplant. Ein Solitonenfaserlaser bei 1550 nm wurde aufgebaut. Grundsätzliche theoretische Arbeiten zur Solitonenwechselwirkung und zur Quantisierung des Lichtes in dispersiven und absorptiven Medien wurden durchgeführt.

Teilprojekt II "Optische transiente Informationsspeicherung und -verarbeitung"

Aus den experimentellen Untersuchungen zur Charakterisierung optischer Echtzeitspeichermedien (photorefraktive Kristalle, organische Medien) konnten die für die vorgesehenen Einsatzgebiete relevanten Parameter (z. B. Gain, Zeitverhalten) gewonnen werden. Darauf aufbauend wurden Echtzeitspeichermedien in der optischen Meßtechnik (konfokale Mikroskopie, interferometrische Systeme, Novelty-Filter) und der optischen Bildverarbeitung (Filterung, Systeme mit Rückkopplung) eingesetzt und getestet. Diese Untersuchungen sollen insbesondere auch in Richtung hybrider Systeme (z. B. mit räumlichen Lichtmodulatoren) ausgebaut werden. Vorgesehen ist die Zusammenarbeit mit dem Institut für Organische Chemie und Makromolekulare Chemie im Innovationskolleg auf dem Gebiet der photorefraktiven Polymere. Des weiteren besteht jetzt auch die Möglichkeit, Echtzeitspeichermedien mit ns-Pulsen in einem großen Wellenlängenbereich mit einem OPO-Laser-System zu untersuchen.

Teilprojekt III "Mikrooptische Funktionselemente"

Neuartige optische Breitband-Wellenleiterstrukturen konnten realisiert werden, die z. B. für Farbbilderzeugungs- und -projektionssysteme eingesetzt werden können. Die Applikation erfolgt in Zusammenarbeit mit der Industrie außerhalb des Innovationskollegs. Mit elektronenstrahllithographischer Strukturierung ist es gelungen, metallische Subwellenlängengitter herzustellen, die z.B. für Polarimeter von Interesse sind. Weitergeführt werden müssen die Arbeiten zur Charaktersierung von Zero-Order-Gittern und anderen diffraktiven Strukturen, was auch die Entwicklung angepaßter Meßverfahren erfordert. Spürbare Fortschritte gab es bei der Entwicklung von Phasenmasken für das Einschreiben von hocheffizienten Fasergittern und bei der Realisierung faseroptischer Resonatorstrukturen mit sehr guten optischen Eigenschaften. Solche Fasergitter sollen in Zukunft im Teilprojekt I bei Raman-Konvertern/Verstärkern und zur Dispersionskompensation eingesetzt werden. Diese Arbeiten sollen fortgesetzt werden. Ein Schwerpunkt werden auch hochfrequente 2D-Strukturen einschließlich ihrer sensorischen und meßtechnischen Anwendung sein.

Teilprojekt IV "3D-Wellenleiteroptik"

Erstmals konnte ein 4x4-Richtkoppler in Polymeren in 2,5-D-Anordnung realisiert und vermessen werden. Damit war auch ein erster Test der theoretischen Modelle möglich. Die gezielte Anwendung der Berechnungsmethoden führte zur Bestimmung der für die Technologie zulässigen Toleranzparameter. Technologisch gab es gute Fortschritte bei der Weiterentwicklung der 2-D- Wellenleitertechnologie in Richtung 3-D-Technologie. Die experimentellen und theoretischen Untersuchungen sollen weitergeführt und ausgebaut werden.

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