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Systemintegration zum Aufbau nanophotonischer Systeme

Systemintegration zum Aufbau nanophotonischer Systeme
Ansprechpartner:

Dr. Ulrich Gengenbach 

Projektgruppe:

Systemintegration - System-, Prozess- und Geräteentwicklung 

Förderung:

HGF, BMBF

Partner:

IMT/KIT, IPQ/KIT, APH/KIT, Partner BMBF-Projekt PHOIBOS 

Starttermin:

2014

Programm: Science and Technology of Nanosystems (STN) - Topic 3 Optics Photonics  -  Subtopic Teratronics

Beschreibung:

 

Systeme auf Basis nanophotonischer Technologien ermöglichen vielversprechende neuartige Anwendungen in unterschiedlichen Anwendungsfeldern. Neben Sensorikapplikationen sind hier vor allem Lösungen im Bereich der Datenkommunikaton zu nennen. Geräte auf Basis der Photonik ermöglichen Kommunikationsmodule mit sehr hohen Datenraten bei gleichzeitig geringer Leistungsaufnahme. Die hohe Integrationsdichte photonischer Bausteine ist ein weiteres bestimmendes Merkmal dieser Technologie. Die aktuellen Entwicklungstrends sind gekennzeichnet von Lösungen, die immer mehr das transportierte Signal betreffende Funktionen (Modulation, Verstärkung, Filterung, Verteilung) auf einem Chip vereinen. Ein wesentliches Merkmal besteht darin, Teilsysteme, die in unterschiedlichen Technologien auf unterschiedlichen Chips hergestellt werden, zu einem Gesamtsystem aufzubauen. Dies können photonische Aufbauten sein aus z.B. Lichtquellen (z.B. Laserdioden) auf Basis von III-V-Verbindungshalbleitern, die mit Siliziumphotonik Chips gekoppelt werden und anschließend das Licht in eine Glasfaser einkoppeln. Eine wichtige Technologie zum Aufbau solcher sogenannten Multi-Chip Module ist die optische Verbindungstechnik mit Photonischen Wirebonds. Diese werden mittels Zwei-Photonen-Polymerisation hergestellt. Die Technologie wird am Institut für Photonik und Quantenelektronik IPQ und am Institut für Mikrostrukturtechnik IMT (Hinweis: engl. Seite) am KIT entwickelt.
Ziel der Forschungsarbeiten zur Systemintegration für nanophotonische Systeme am IAI ist die Entwicklung von Prozessen und Prozessmodulen zum Aufbau solcher Multi-Chip Module (Bild 1). Dies umfasst neben der Handhabung der Einzelteile, die hochpräzise und selektive Dosierung von Prozessfluiden auf den optischen Chips sowie die Konzeption und Realisierung ganzer Prozessketten mit der erforderlichen neuen Gerätetechnik oder auch der Anpassung am Markt erhältlicher Standardgeräte. Die Mikrodosierprozesse zur Realisierung effizienter und verlustarmer Chip-zu-Chip Verbindungen (Bild 2) kommen außerdem bei der selektiven Funktionalisierung von biophotonischen Sensoren auf Basis von Kelchresonatoren zum Einsatz sowie anderen biophotonischen Anwendungen (Bild 3).

 

Prozessentwicklung Mikrodosiertechnik auf mehrachsiger Positionierplattform

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Bild 1: Prozessentwicklung Mikrodosiertechnik auf mehrachsiger Positionierplattform

 

Überschichtung von Teststrukturen mit Photonischen Wirebonds

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Bild 2: Überschichtung von Teststrukturen mit Photonischen Wirebonds

 

Funktionalisierung von Kelchresonatoren

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Bild 3: Funktionalisierung von Kelchresonatoren