Lasergestützte Verbindungstechnik für eine zuverlässige Faser‐PIC‐Kopplung.
Beschreibung
Motivation
Eine Tieftemperaturumgebung ist für viele photonische Quanten‐Effekte unerlässlich, da sie nur in einer solchen Umgebung beobachtet werden können. Aus diesem Grund wird die Entwicklung von kryogenen Systemen für Quantencomputing stark vorangetrieben. Allerdings sind gegenwärtige Systeme langsam, raumfüllend und benötigen zusätzliche Module wie Quantenpunkt‐Einzelphotonen‐Laserquellen, Einzelphotondetektoren und hochpräzise Temperatursensoren. Daher verspricht die Implementierung von Photonic‐Integrated‐Circuits (PIC)‐basierten Modulen in solchen quantentechnologischen Systemen schnelle Experimentierergebnisse und eine kompakte Lösung. Um allerdings das Potenzial technisch ausnutzen zu können, müssen die PIC mit hoher optischer Koppeleffizienz und unter den kryogenen Bedingungen zuverlässig mit optischen Fasern verbunden werden.
Ziele und Vorgehen
Das Ziel von QWeld besteht darin, zum ersten Mal eine stabile, klebstofffreie, optische Kopplungslösung für PIC zu erforschen, die bei niedrigen Temperaturen bis 4K funktioniert. Hier liegt der Fokus auf der vertikalen Kopplung, die in diesem Anwendungsfeld verbreiteter ist. Zudem ist die vertikale Kopplung in Bezug auf die mechanische und optische Stabilität einer oder mehrerer optischer Fasern herausfordernder. Dies betrifft auch die Reproduzierbarkeit, Lebensdauer und Komplexität im Montageprozess.
Innovation und Perspektiven
In dem vorgeschlagenen Wissenschaftlichen Vorprojekt QWeld ist die Erforschung eines neuartigen Laserschweißverfahrens für die Faser‐PIC‐Kopplung die Innovation, um zukünftige Kooperationsmöglichkeiten mit Industriepartnern in dem Bereich der Kryotechnik und Quanten‐PICs zu erreichen. Darüber hinaus sollen weitere potenzielle Anwendungen wie Biophotonik, Sensorik und Hochleistungslasers angesprochen werden.
