Messplattform für die Charakterisierung aktiver photonisch-integrierter Elemente für Quantensensoren

• Fachliche Zuordnung: Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen
• Förderung: Förderung in 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 571853574

Mit dem beantragten Großgerät soll eine Entwicklungs- und Testpattform für die Laserlichtbereitstellung und Konditionierung auf Basis von photonisch-integrierten Schaltungen (PICs) im UV- bis NIR-Bereich realisiert werden, welche für kompakte optische Chip-Uhren und Quantensensoren, skalierbare Quantencomputer und andere vielseitige Systeme mit einem breiten Spektrum an Wellenlängen eingesetzt werden kann. Damit sollen aus UV-kompatiblen Materialen bestehende, aktive photonisch integrierte Elemente wie Schalter, AOMs, EOMs, und PIC-Laser entwickelt und charakterisiert werden und die Frequenzstabilität von nanophotonisch integrierten Lasersystemen erforscht werden. Die Testplattform setzt sich wie folgt zusammen: Ein Weißlicht-Laser in Verbindung mit verstellbaren Filtern. Dieser ermöglicht die Charakteri-sierung von aktiver und passiver Nanophotonik vom UV- bis NIR-Bereich sowie das Vermessen von breitbandigen Antworten von Systemen, wie beispielsweise der Transmission und Reflektion von Meta-Oberflächen. Mit Hilfe eines Resonators mit Referenzlasersystem und eines Wellenlängenmessgeräts sollen PIC-Laser stabilisiert und vermessen und für den Einsatz in quantentechnologischen Anwendungen charakterisiert werden. Komplettiert wird der Messplatz durch ein bildgebendes Analysesystem für die photonisch-integrierten Chips und Simulationskapazitäten für Design, Cross-Checks und Validierung der nanophotonischen Komponenten. Herauszustellen ist die Vielseitigkeit des Großgeräts. Neben Laser und photonischer Kompo-nenten für die Quantensensorik können auch PICs für das photonische als auch das Ionen-basierte Quantencomputing, die Quantenkryptografie auf Basis von Halbleiter-Quantum-Dots und die Biosensorik untersucht werden. Die AG Mehlstäubler trägt im Rahmen der beiden Exzellenzcluster Quantum Frontiers und PhoenixD, in dem Forschungsverbund Quantum Valley Lower Saxony sowie in zahlreichen nationalen und europäischen Forschungsprojekten maßgeblich zur Etablierung und Stärkung der Quantenforschung und der optischen Technologien am Forschungsstandort Deutschland bei. Die hier beantragten Entwicklungsplattform für das neue Forschungsgebäude OPTICUM in Hannover/Marienwerder ermöglicht der Forschungsgruppe in bestehenden und zukünftigen Forschungsprojekten weiterhin Pionierarbeit in der Skalierung und Miniaturisierung von Ionen basierten Quantensystemen und Quantenanwendungen auf Bundes- und EU-Ebene zu leisten und insbesondere die Anbindung und Kollaboration mit anderen Forschungsgruppen an der Leibniz Universität Hannover zu verstärken. Der Messplatz ist für eine Betriebsdauer von 10 Jahren ausgelegt und soll so flexibel sein, dass er leicht an aktuelle Entwicklungen und neue experimentelle Anforderungen angepasst werden kann.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Messplattform für die Charakterisierung aktiver photonisch-integrierter Elemente für Quantensensoren
• Gerätegruppe: 5700 Festkörper-Laser
• Antragstellende Institution: Gottfried Wilhelm Leibniz Universität Hannover
• Leiterin: Professorin Dr. Tanja E. Mehlstäubler