i-FPS - Kompakte, performante und hoch-integrierte Faint Pulse Source bei 850 nm; Teilvorhaben: Quantenoptisches Design und Implementation der i-FPS (i-FPS-2a)

Abstract

Ziel des i-FPS Projekts ist die Entwicklung, Umsetzung und der Test einer kompakten, performanten und hochintegrierten Faint Pulse Source bei einer Übertragungswellenlänge von 850 nm. Die Aufgaben des Projekts in Phase 1 beinhalteten die Anforderungsanalyse und die wissenschaftlichen Arbeiten zum qualitativen und quantitativen Design der zu entwickelnden Faint Pulse Source. In Phase 2 wurde das qualitative im Detail ausgearbeitet und alle mechanischen Bauteile zur Fertigung in Auftrag gegeben und zusätzliche elektrische Bauteile, wie thermisch elektrische Elemente und deren Treiber, akquiriert. In einer Verlängerung des Projekts durch Phase 2a, wurden Probleme der elektrischen Anbindung der VCSEL-Dioden adressiert und erfolgreich mittels des Einsatzes elektrisch leitenden Klebstoffs behoben. Zusätzlich wurden weitere VCSEL-Arrays in mehreren Iterationen zur Erfüllung der optischen, insbesondere des Polarisations-Extinction-Ratios, und der elektrischen Spezifikationen hergestellt und erprobt. Vier weitere LTCC-Schaltungsträger, der die Grundplattform der Quelle bildet, wurden zum Aufbau mehrerer Prototypen gefertigt und getestet. Ebenso wurden zur Erhöhung der Prototypen Stückzahl vier neue Wellenleiterchips, zur Kombination aller VCSEL-Signale in einem fasergebundenen Kanal, in Unterauftrag produziert, charakterisiert und in die Systembaugruppen integriert. Mikrolinsen zur optischen Kopplung der VCSEL und Wellenleiter wurden entworfen, gefertigt, erfolgreich erprobt und in die Unterbaugruppen integriert. Weitere Arbeiten zur Fertigstellung der Gesamtbaugruppe und ein anschließender End-to-End Test sind vorgesehen. The goal of the i-FPS project is the development, implementation, and testing of a compact, high-performance, and highly integrated Faint Pulse Source at a transmission wavelength of 850 nm. The tasks of the project in Phase 1 included the requirements analysis and scientific work on the qualitative and quantitative design of the Faint Pulse Source to be developed. In Phase 2, the qualitative design was elaborated in detail, and all mechanical components were commissioned for production. Additional electronic components, such as thermoelectric elements and their drivers, were procured. In an extension of the project through Phase 2a, issues with the electrical connection of the VCSEL diodes were addressed and successfully resolved by using electrically conductive adhesive. Additionally, further VCSEL arrays were produced and tested in several iterations to meet the optical—particularly the polarization extinction ratio—and electrical specifications. Four additional LTCC circuit carriers, forming the base platform of the source, were manufactured and tested for the construction of multiple prototypes. To increase the number of prototypes, four new waveguide chips, for combining all VCSEL signals into a fiber-coupled channel, were subcontracted for production, characterized, and integrated into the system assemblies. Microlenses for the optical coupling of the VCSELs and waveguides were designed, manufactured, successfully tested, and integrated into the subassemblies. Further work on the completion of the overall assembly and a subsequent end-to-end test is planned.