Effiziente Koppeloptik für Einzelphotonen-Detektoren (EkoPHo)

02.12.2020

Schlagworte wie Quantenkommunikation und Quantencomputer sind in aller Munde. Nur welche Art Bauteile benötigt man da eigentlich und wie können diese kostengünstig in einem industriellem Maßstab hergestellt werden? Mit diesen Fragen beschäftigt sich auch das CiS Forschungsinstitut für Mikrosensorik in dem neu gestarteten Forschungsprojekt EkoPHo, gefördert durch das BMWi.

Basis bildet ein Package für einen supraleitenden Einzelphotonendetektor, bei dem die elektrische und optische Kopplung bei Raumtemperatur durchgeführt wird und nach dem Abkühlen auf 4 K erhalten bleibt. Für den Anwender entfällt so jeglicher Justageaufwand. Zudem wurde das Package für den Betrieb in einem closed-cycle Kryostaten angepasst. Darauf aufbauend wird im Projekt EKoPho die Lichteinkopplung in den supraleitenden Detektor weiter verbessert. Hierzu wird in den Chipstapel aus Silizium Trägerwafer und supraleitendem Chip eine Koppeloptik in den Grubenboden des Trägerwafers und die Faser mittels focused-ion-beam (FIB) geschrieben (Abb. 1). Die Optik wird zum einen genutzt, um das Licht auf den Detektor zu fokussieren, zum anderen um eventuelle Ungenauigkeiten des Flip-Chip-Prozesses auszugleichen. Eine Markenstruktur auf den Chips ermöglicht die Bewertung der Positionierung. Die nach dem Flip-Chip-Prozess geschriebene Mikrooptik kann damit zur individuellen Feinjustage des Chipstapels genutzt werden.




(FKZ: 49MF200099)