Ziel der Arbeit ist es, Strahlgüte und Brillanz von Hochleistungs-Trapezlaserdioden bei 808 nm zu maximieren. Hierzu werden zahlreiche Designparameter mit der optischen Leistung und der Strahlgüte korreliert und systematisch untersucht. Einflüsse der Lateralstrukturen von RW- und Trapezsektion einschließlich Implantation sowie der optischen Eigenschaften, wie etwa der Frontfacettenreflektivität, werden analysiert. Dadurch ist die Physik der Strahlgüte von Trapezlasern besser zu verstehen, zudem werden konkrete Aussagen zur Optimierung des instabilen Trapezlaser-Resonators getroffen. Rekordwerte für die Brillanz von 808 nm Trapezlasern bei 4 W konnten so erzielt werden. Die weiterentwickelte Schichtstruktur führte aufgrund des reduzierten vertikalen Fernfeldwinkels zu einer besseren Strahlgüte. In weiteren Schritten konnte ein Optimum aus hoher Strahlgüte und Konversionseffizienz für eine vertikale Divergenz von 18° abgeleitet werden. Die Ausgangsleistung wurde im Pulsbetrieb auf mehr als 27 W erhöht, mit nahezu beugungsbegrenzter Strahlqualität bei einer Leistung von 9 W. Begleitende Simulationsrechnungen leisteten einen wichtigen Beitrag zum physikalischen Verständnis der Strahlgüte von 808 nm Trapezlasern. Langzeittests über 7225 h bei 2 W demonstrierten die hohe Zuverlässigkeit der Laser bei nahezu beugungsbegrenzter Strahlgüte.

Schaltverstärker für Mikrowellenanwendungen bieten anders als analoge Verstärker ein hohes Potenzial, um Energie einzusparen. Sie sind zudem weniger empfindlich gegenüber Bauteiltoleranzen und deutlich flexibler, etwa in Form von maximaler Frequenzagilität und Reduktion von Volumen und Gewicht. Diese Vorzüge konnten in der Praxis bislang nicht genutzt werden: Bisherige Konzepte erreichten die für moderne Kommunikationssysteme notwendige Signalqualität nicht oder waren ineffizienter als analoge Lösungen. Die erzielten Ergebnisse bringen entscheidende Verbesserungen. Die Arbeit widmet sich der gesamten digitalen Sendekette. Sie liefert signifikante Beiträge zum Modulator und zum Verstärker, betrachtet dabei aber auch die Anforderungen an das Ausgangsfilter. Das digitale Verstärkerkonzept wird für den Frequenzbereich um 1 GHz ertüchtigt – für Anforderungen, die sich beispielsweise für Basisstationen der modernen Mobilkommunikation eignen. Die Sendekette ist für das Basisbandsignal vollständig transparent. Änderungen an der Basisbandmodulation oder den Empfängern sind nicht notwendig. Der primäre Fokus liegt auf der Entwicklung eines neuartigen Modulationsverfahrens für digitale Mikrowellenleistungsverstärker. In einem zweiten Kernbeitrag wird der digitale Verstärker adressiert und anschließend mit einem ebenfalls neu entwickelten Verstärker-MMIC eine vollständige Sendekette aufgebaut und vermessen. Mit nur minimalen Anpassungen in der Konfiguration wird ein Outphasing-Modul betrieben, das aus zwei Single-Ended-Verstärkermodulen zusammengesetzt ist. Dies demonstriert die Flexibilität des Modulators. Viele weitere Verstärkerarten lassen sich allein durch Softwareanpassungen erschließen.