i-FPS - Kompakte, performante und hoch-integrierte Faint Pulse Source bei 850 nm - Phase 2A; Teilvorhaben: E/O-Hardware- und Software-Plattform

Abstract

Das Verbundprojekt „i-FPS Phase 2A - Kompakte, leistungsfähige und hochintegrierte faint-pulse Quelle bei 850 nm“ wurde von der Deutschen Raumfahrtagentur im Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt im Auftrag des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWE) gefördert. Während der Vorgängervorhaben und der abschließenden Projektlaufzeit wurde vom Projektkonsortium ein Systemkonzept für eine kompakte, leistungsfähige und hochintegrierte Photonenquelle für die Anwendung der Quantenschlüsselverteilung erarbeitet und umgesetzt. Die Beiträge der TU Ilmenau richteten sich die technologischen Maßnahmen für die Ansteuerung (HF Elektronik inkl. Bereitstellung der benötigten Steuersignale in analoger und digitaler Domäne) und den Aufbau der Quelle (3D-Hybridintegration der Laseroptik und der HF-Ansteuerung). Dafür wurden LTCC-Substrate hergestellt, bestückt und zu modular integriert. Die Erzeugung der Pulse erfolgte mit tels eines schnellen FPGA. Zur Anpassung der Pegel wurde eine spezielle Pegelwandlung implementiert. Insbesondere die Untersuchung und Angleichung der zeitlichen Synchronisation zwischen den Kanälen stand im Mittelpunkt der hard- und softwareseitig durchgeführten Arbeiten. The project “i-FPS Phase 2A - Compact, powerful and highly integrated faint pulse source at 850 nm” was funded by the German Space Agency at the German Aerospace Center on behalf of the Federal Ministry for Economics and Energy (BMWE). In the course of the preceding projects and the conclud ing project phase, the project consortium derived and implemented a system concept for a compact, powerful and highly integrated photon source for the application of quantum key distribution. The contributions from the TU Ilmenau focused on the technological steps required for the control (mi crowave electronics including the generation of control signals in the analog and digital domains) and the packaging and assembly of the source (3D hybrid integration of the laser optics and the microwave electronics). LTCC substrates were manufactured, assembled, and integrated in a modular approach. The pulses were generated using a fast FPGA. A special level conversion was implemented to adjust the signal power levels. In particular, the investigation and adjustment of the synchronization between the channels was in the focus of the work carried out both on the hardware and software side.