3D-gedruckte Mikrooptiken für die effiziente Kopplung von Quantenkomponenten

Forschungsprojekt von Prof. Dr. Alois Herkommer (ITO), Prof. Dr. Harald Giessen (PI4)

Nicht-klassische Lichtquellen, beispielsweis einzelne Quantenpunkte oder NV-Zentren, müssen effizient mit den anderen Komponenten des Quanten- oder photonischen Netzwerks gekoppelt werden.  Der Photonentransport zwischen den Komponenten kann über optische Fasern erreicht werden, ein kritischer Aspekt ist jedoch der damit verbundene Photonenverlust an den Grenzflächen. Ziel dieses Projekts ist es, mithilfe moderner 3D-Drucktechnologien mikrooptische Komponenten zu entwickeln, um den Verlust zu minimieren, die Effizienz zu steigern und den Integrationsgrad zu maximieren.

Konkret wollen wir in diesem Projekt ein hocheffizientes mikrooptisches System entwickeln und mittels 3D-Femtosekunden-Laserschreiben herstellen, um die Übertragung von Photonen von Quantenpunkten in eine optische Faser zu maximieren. Zwei Promovierende werden theoretisch die Limitationen der Lichtübertragung von der Emissionsmode der Lichtquelle in die Mode der optischen Faser untersuchen. Auf dieser Grundlage entwerfen und erstellen sie geeignete CAD-Modelle für die Optik, sowie für Stütz- und Alignment-Strukturen. Beim Druckprozess werden mögliche Schrumpfungen des Materials, sowie Achromasie- und Materialaspekte berücksichtigt, um schließlich ein effizientes, transportables und robustes photonisches Kopplungssystem für Quantensysteme bereitzustellen.

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