RibWellenleiter

Der Rippenwellenleiter (englisch: rib waveguide) ist ein Typ optischer Wellenleiter, der in der integrierten Optik verwendet wird. Er besteht aus einer Rippe aus einem hochbrechenden Material, die auf einer darunterliegenden Schicht mit niedrigerem Brechungsindex sitzt. Die Rippe hat typischerweise Breite W und Höhe hr; der Querschnitt entspricht einem rechteckigen Streifen, der von der umliegenden Schicht umgeben wird. Das Licht wird durch Totalreflexion an den Grenzflächen überwiegend in der Rippe geführt, während ein Teil des Feldes in die umgebende Schicht übergeht (evanesente Kopplung).

Die Modalführung hängt von Geometrie, Material und Wellenlänge ab; TE- und TM-Moden sind möglich. Durch den hohen Indexkontrast ermöglichen Rippenwellenleiter kompakte Bauelemente mit geringen Biegungsverlusten. Sie finden Anwendung in der Halbleiter-Photonik (InP-, GaAs-basierte Bausteine) sowie in der Silizium-Photonik (SOI). Die Fertigung erfolgt typischerweise durch Lithographie und Ätzen der oberen Schicht, oft kombiniert mit Unterätzung, um das Indexprofil gezielt zu steuern.

Zu den Anwendungsgebieten gehören integrierte Photonic-Circuit-Elemente wie Mikroresonatoren, Mach-Zehnder-Interferometer, Splitter und Multiplexer/Demultiplexer. Vorteile des Rippenwellenleiters sind der hohe Indexkontrast, kompakte Bauformen und gute Planarisierung in integrierten Schaltungen; Nachteile umfassen Seitenwandrauheit und Empfindlichkeit gegenüber Fertigungsvariationen, die zu Streulichtverlusten führen können. Die Designparameter Breite, Höhe und Rippenhöhe bestimmen die Modenzahl und das Verlustspektrum.