Verbundprojekt: Hoch-integrierte PIC-basierte ECDLs für die Quantentechnologie (HiPEQ); Teilvorhaben: Entwicklung eines optischen Systems für die LOFZ-Kristallzucht sowie glasbasierter Schnittstellenkomponenten zur Realisierung eines PIC-basierten ECDL

Abstract

Im Rahmen des Teilvorhabens "Entwicklung eines optischen Systems für die LOFZ-Kristallzucht sowie glasbasierter Schnittstellenkomponenten zur Realisierung eines PIC-basierten ECDL" wurde am Fraunhofer ILT ein optisches System für die Diodenlaser-gestützte Kristallzucht (LDFZ-Verfahren) entwickelt, aufgebaut, charakterisiert und in Betrieb genommen. Der zugrunde liegende lasergetriebene Aufheizprozess wurde mit der Finiten-Elemente-Methode (FEM) modelliert. Zudem wurden die ersten gezüchteten Kristalle hinsichtlich ihrer Eignung als optischer Rotator untersucht und charakterisiert. Des Weiteren wurde ein Faser-Chip-Koppler aus Quarzglas mit einer Faserklemme als integrierte Schnittstellenkomponente für die Singlemode-Faser (SM-Faser), Bauräumen für den Isolator und den Strahlteiler, Schnittstellenkomponenten zum Einbringen der kommerziellen Optiken, sowie dem PIC-Koppler entwickelt. Insgesamt wurden zwei verschiedene Faser-Faser-Koppler für unterschiedliche Isolatoren (CMT-Isolator und CALTO-Isolator) hergestellt und in ein Butterfly-Package eingebettet. Es wurde eine Isolation von 22 dB, eine Transmission von 21 % und ein PER von 30,7 dB erreicht. As part of the subproject “Development of an optical system for LOFZ crystal growth and glass-based interface components for the realization of a PIC-based ECDL”, an optical system for diode laser-assisted crystal growth (LDFZ method) was developed, constructed, characterized, and put into operation by Fraunhofer ILT. The underlying laser-driven heating process was modeled using the finite element method (FEM). In addition, the first crystals grown were characterized with regard to their suitability as optical rotators. Furthermore, a fiber-chip coupler made of fused silica with a fiber clamp was developed as an integrated interface component for the single-mode fiber (SM fiber), installation spaces for the isolator and beam splitter, interface components for inserting commercial optics, and the PIC coupler. A total of two different fiber-fiber couplers for different isolators (CMT isolator and CALTO isolator) were manufactured and embedded in a butterfly package. An isolation of 22 dB, a transmission of 21%, and a PER of 30.7 dB were achieved.