Techniklexikon

Optoelektronik integrierte

Teilgebiet der Mikroelektronik, das die monolithische Integration von Bauelemente Strukturen umfaßt, die sowohl elektrische als auch optische Signale im gleichen Werkstoff erzeugen, fuhren und verarbeiten Optoelektronik). Ziel der i. O. ist die Ausnutzung der Möglichkeiten, die die extrem große Bandbreite der optischen Strahlung als Signal- und Informationsübertragungsmedium bietet. Erforderlich dazu ist die Zusammenfassung der optischen Bauelementefunktionen Lichterzeugung, Lichtübertragung mittels Wellenleiter und Lichtdetektion einerseits mit den elektronischen Bauelementefunktionen Verstärkung, digitale Verarbeitung und AufbereitungRegeneration des elektrischen Signals andererseits (einschließlich der internen AnsteuerungModulation und Kopplung der optoelektronischen Bauelemente bzw. der externen elektrooptischen Modulation des optischen Signals). Inhalt der i. O. ist also die Vereinigung aller dazu erforderlichen Bauelemente auf einem einzigen Chip mittels Halbleiterblocktechnik zu IOEC. Die i. O. ist demzufolge ein allgemeineres Konzept als die integrierte Optik (Optik, integrierte), da sie zusätzlich noch elektronische Funktionen einschließt. Sie bietet die gleichen Vorteile, wie sie bei rein elektronischen IS generell vorliegen. Das Gebiet der i. O. gehört zu den jüngsten Entwicklungsrichtungen der Mikroelektronik. Bereits jetzt ist absehbar, daß den integrierten optoelektronischen Bauelementen zukünftig eine immer größere Bedeutung zukommen wird, insbesondere bei Baugruppen für die optische Nachrichten- und Datenübertragung mittels Lichtleitertechnik. Weitere Anwendungsgebiete sind die digitalisierte Signal- und Informationsverarbeitung mit hohen Datendurchsatzraten (Bitraten) sowie analoge optoelektronische Signalprozessoren. Die i. O. basiert gegenwärtig ausschließlich auf solchen Halbleiterwerkstoffen, mit denen sich Strahlungsemitter-Bauelemente herstellen lassen, d. h., die eine optoelektronische Lumineszens durch Rekombination von Ladungsträgern aufweisen. Da Halbleiterlaser und LED die entscheidenden und funktionsbestimmenden Bauelemente sind, werden als Substratmaterial für die Emissionswellenlänge (Emission) X = 0, 8... 0, 9 m semiisolierendes Gallium-arsenid und für die Wellenlänge X = 1, 3... 1, 6 m semiisolierendes Indiumphosphid verwendet. In Kombination mit p- bzw. n-dotierten ternären und quaternären Mischverbindungen (Verbindungshalbleiter) können somit sämtliche erforderlichen elektronischen und optoelektronischen Bauelemente hergestellt werden. Die gezielte Einstellung des Brechungsindex gestattet die Erzeugung von optischen Elementen und Wellenleitern; darüber hinaus sind durch Ausnutzung des elektrooptischen Effekts in den beiden Halbleiterwerkstoffen auch Lichtablenkung und -modulation möglich.