Optical Nonlinearity and Bistability in Silicon

The large number of nonlinear optical effects observed in silicon is referenced. Special emphasis is given to laser-induced absorption and refraction due to free-carrier generation and optical heating produced by Nd: YAG-lasers at 1.06 μm. Nonlinear silicon etalons exhibit high-order optical bistability. Switching powers down to 1 mW are obtained with the injection of an additional photocurrent. Two-wave mixing is discussed as an alternative switching scheme. Es wird eine Literaturubersicht uber die verschiedenen nichtlinearen optischen Effekte gegeben, die in Silizium beobachtet werden. Besonders ausfuhrlich werden laserinduzierte Anderungen der Absorption und Brechung besprochen, die durch Erzeugung freier Ladungstrager und optische Heizung mit Nd: YAG-Lasern bei 1,06 μm Wellenlange hervorgerufen werden. Der nichtlineare Brechungsindex fuhrt zur optischen Bistabilitat von optischen Siliziumresonatoren. Bei diesen sind Schaltleistungen im mW-Bereich realisierbar, wenn ein zusatzlicher Photostrom fliest. Zweiwellenmischung wird als alternative Methode zum optischen Schalten vorgestellt.