Modellierung von externer Rückkopplung in Halbleiterlasern für Quantenschlüsselverteilungssysteme (CV-QKD)

Die Simulation von Halbleiterlasern mit externem Feedback erlangt aufgrund ihres potenziellen Einsatzes in CV-QKD Systemen eine zentrale Bedeutung. Um diese Systeme zu miniaturisieren, kommen sogenannte photonisch integrierte Schaltkreise (engl. PICs) zum Einsatz. Wir demonstrieren multiphysikalische Simulationen eines PIC, der aus einem Verstärkungschip und einem externen Resonator zur Frequenzstabilisierung besteht. Auf Basis von eigens entwickelter Halbleiterlaser Simulations-Software wird die Lichtpropagation im Verstärkungschip und im externen Wellenleiter simuliert und die Geometrien der beiden Elemente werden hinsichtlich der Kopplungseffizienz optimiert. Zudem wird mithilfe der Time Domain Travelling Wave Methode (TDTW) die aus dem Verstärkungschip ausgekoppelte Leistung zeitabhängig bestimmt. Das Ziel der vorgestellten Arbeit besteht darin, die Leistungsverluste zwischen Verstärkungschip und externem Wellenleiter zu reduzieren.