Verbundprojekt »HiPEQ«

Im Verbundprojekt »Hoch-integrierte PIC-basierte ECDLs für die Quantentechnologie« (HiPEQ) steht die Entwicklung einer innovativen Plattform für miniaturisierte einmodige und schmalbandige Diodenlaser (»External Cavity Diode Laser«, ECDL) basierend auf photonisch-integrierten Schaltkreisen (»Photonic-Integrated Circuit, PIC«) im sichtbaren Spektralbereich im Fokus. Schmalbandige vollintegrierte Laser werden in verschiedenen Quantentechnologie-Anwendungen wie bei der Realisierung von ionenbasierten Quantencomputern, der Quantenkommunikation sowie der Quantensensorik benötigt.

Das Fraunhofer ILT beschäftigt sich zum einen mit der Realisierung von lasergefertigten 3D-Präzisionsbauteilen für die Schnittstellen- und Verbindungskomponenten zwischen PIC und Faser. Hierfür kommen das sogenannte »Selective Laser-Induced Etching« – Verfahren (SLE) sowie das Laserpolieren zum Einsatz. Das SLE – Verfahren bietet dabei eine hohe räumliche Präzision von circa 1 µm sowie eine nahezu komplette Geometriefreiheit für das Design der Komponenten. Dadurch kann ein monolithisches Bauteil erzeugt und der Justageaufwand der Komponenten erheblich reduziert werden. Zudem besteht zusätzlich die Möglichkeit ein hermetisch versiegeltes System zu fertigen.

Zum anderen wird für die Realisierung eines miniaturisierten ECDL ein monokristalliner optischer Isolator mit vergleichsweise großer Verdet-Konstante benötigt. Aufgrund des hohen Schmelzpunktes von mehr als 2000°C kommt für die Züchtung dieser Isolatorkristalle das tiegelfreie Laser-Floating-Zone-Verfahren zum Einsatz, bei dem Nährstab und Impfkristall in einem lokal begrenzten Bereich mit Hilfe von Multi-kW-Laserstrahlung umgeschmolzen werden. Hierfür wird am Fraunhofer ILT in einem zweiten Arbeitspaket ein Optiksystem zur Strahlformung und -führung entwickelt, das gemeinsam mit einem Hochleistungsdiodenlaser zur Züchtung neuartiger Isolatorkristalle mit großer Verdet-Konstante verwendet werden wird.

Laufzeit 

1.11.2021-31.10.2024