Ultra-fast all-optical switch based on a combination of saturable absorber and semi-conductor optical amplifier

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In heutigen Kommunikationsnetzen werden die Daten optisch über Glasfasern übertragen. Die Verarbeitung der Datensignale in Knotenpunkten erfolgt jedoch noch elektrisch. Daher müssen die Daten vor jedem Knotenpunkt zunächst vom optischen Bereich in den elektrischen umgesetzt werden und hinter dem Knotenpunkt wieder zurück in den optischen. Die maximal mögliche Datenrate eines Übertragungssystems wird heute durch die Geschwindigkeit der elektrischen Siganlverarbeitung begrenzt. Ein vielversprechender Ansatz zur Erhöhung der Datenrate besteht daher darin, die elektrische Signalverarbeitung durch eine optische Signalverarbeitung zu ersetzen. Ein Grundbaustein für die optische Signalverarbeitung ist ein schneller optischer Schalter. Ein solcher optischer Schalter kann beispielsweise als sogenannter Demultiplexer eingesetzt werden, um aus mehreren zeitlich verschachtelten Datenkanälen einen einzelnen Kanal heraus zu schalten. In dem Vorhaben soll ein optisch angesteuerter (rein-optischer) Halbleiterschalter entwickelt werden, der aus einer Absorber- und einer Verstärkersektion besteht, die getrennt voneinander durch optische Steuerpulse angesteuert werden. Durch geeignete Kombination von sättigbarem Absorber und Halbleiterlaserverstärker sollen kurze Schaltzeiten bei gleichzeitig hohem Schaltkontrast ermöglicht werden. Das Ziel besteht darin, einen rein-optischen Demultiplexer für Datenraten von 40Gbit/s auf 10Gbit/s und möglichst auch von 160Gbit/s auf 10Gbit/s zu realisieren. Für die Realisierung des Schalters werden zwei Arten von sättigbaren Absorbern untersucht: 1) In einem Halbleiterlaserverstärker wird in einem kurzen Segment ein sättigbarer Absorber durch Ionen - Bestrahlung der aktiven Schicht durch die Facette generiert. 2) Ein kurzes Segment eines Halbleiterlaserverstärkers wird in Sperrichtung betrieben (reversed biased) und so ein sättigbarer Absorber generiert.