Unser institutsübergreifendes Technologieangebot im Bereich Optoelektronische Systeme

Optoelektronische Systeme

Die Technologieplattform »Optoelektronische Systeme« konzentriert sich auf die Realisierung optoelektronischer Bauelemente und Systems-on-Chip. Zu den Anwendungen zählen unter anderem Bilderfassung und -verarbeitung, -kommunikation bis zu Tbit / s -Geschwindigkeiten, Raman-Spektroskopie unter Bedingungen mit starkem Streulicht sowie quantenoptische Sensoren und Messtechnik wie optische Atomuhren für boden- und weltraumgestützte Anwendungen. Wir bieten die komplette Komponenten- und Technologiekette aus einer Hand, z.B. für die optische Kommunikation vom Sender zum Modulator und Empfänger zu vollintegrierten optoelektronischen Systemen, einschließlich anwendungsspezifischer Steuerung auf Befehlssatz-Prozessor-Basis und dafür eingebetteter Software.

Die hybride Integration von aktiven III-V-Materialien in die Polymer- und Si-Technologie, inkl. der Abscheidung atomarer Schichten auf Waferebene zur Verkapselung, spielen eine bedeutende Rolle bei der Herstellung vollständig hybrider, photonisch-integrierter Schaltkreise (Hybrid PICs).

 

  • Realisierung optoelektronischer Anwendungen für die Kommunikation bis hin zu Tbit / s -Geschwindigkeiten
  • Komplette Signalkette vom Emitter zum Modulator und Empfänger zu vollintegrierten optoelektronischen Systemen
  • Design von einzelnen Geräten, (integrierten) Schaltkreisen, oder auch kompletten Systemen (zum Beispiel Kommunikationssystemen)
  • fundierte Kenntnisse in der Verarbeitung einer großen Anzahl von Materialien – von Si bis zu Verbindungshalbleitern und Polymeren
  • Herstellung von passiven Strukturen wie Antireflexbeschichtung und Laser; großes Portfolio unterschiedlichster Laser-Wellenlängen: GaAs-basierte Laser (Wellenlänge 905 nm), InP-basierte Laser (~ 1,5 µm) und III-V-Halbleiter Laser mit Wellenlängen im Bereich von 2 - 11 µm
  • Integration von III-V-Materialien in Si-basierte Technologien; heterogene Integration: advanced Packaging, Wafer-Level Capping & advanced Substrat- / Interposer-Technologien
  • Charakterisierung der designten, hergestellten und montierten optoelektronischen Systeme und Prüfung in verschiedenen Belastungsszenarien (thermaler oder mechanischer Stress), Durchführung von Zuverlässigkeits- und Verschleißbeurteilungen.

Flyer Optoelektronische Systeme

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Quantenkaskadenlaser

 

Abstimmbare Laser-Module

 

Implementation / Kopplung von PICs (Photonic Integrated Circuits)

 

Lasermodule für Weltraumanwendungen

Aufbau- und Verbindungstechnik für optoelektronische Systeme

Die Forschungsfabrik Mikroelektronik Deutschland zeigt mit ihren 13 Mitgliedsinstituten der Fraunhofer-Gesellschaft und Leibniz-Gemeinschaft Forschungsleistungen von internationaler Exzellenz. Damit trägt die FMD dazu bei, dass Deutschland und Europa einen Spitzenplatz in der Forschung und Entwicklung einnehmen. Einige ausgewählte Forschungshighlights und Leuchtturmprojekte im Bereich Aufbau- und Verbindungstechnik für optoelektronische Systeme finden Sie nachfolgend.

Die Liste aller Publikationen für die Technologieplattform Optoelektronische Systeme zum Download:

Hochpräzises Flip-Chip Bonding für photonische Systeme

© Fraunhofer IZM
FlipChip Bonder SET FC300: Genauigkeit von 1 µm auf Wafer-Level (Faktor 3 gegenüber dem Ist-Stand), um die hybride Integration von mikroelektronischen, leistungselektronischen, photonischen und sensorischen Komponenten auf Siliziumwafern für die weitere 3D-Integration zu erreichen​.

Die hiermit erzeugten metallischen Mikro-Bumps werden verwendet, um FlipChip Aufbau-Prozesse höchster Präzision und höchster elektrischer Verbindungsdichte durchzuführen

  • Demonstration FlipChip Bonding im 3 µm Pitch für Optoelektronik (Kooperation mit internationalem Partner) mit untermikrometrischen Postbond-Alignment
  • Demonstration heterogene/hybrid Silizium-Photonik Co-integration von InP- und Si-basierten Bauelementen für höchstgepackte Transceiver auf Silizium Bench/Submount in mikrometrischem Abstand für photonische Anwendungen

Kooperationen:
EU-Projekt 5G-PHOS (H2020)

Veröffentlichungen:
Papaioannou, S. et al. (2018):  5G mm Wave Networks Leveraging Enhanced Fiber-Wireless Convergence for High-Density Environments: The 5G-PHOS Approach, 2018 IEEE International Symposium on Broadband Multimedia Systems and Broadcasting (BMSB), Valencia, 2018, pp. 1-5. DOI: 10.1109/BMSB.2018.8436713

Flip-Chip Interface für die hybride Integration von InP Komponenten zur Silizium-Photonik

Datenschutz und Datenverarbeitung

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Am Beispiel des am Fraunhofer HHI installierten Pic&Place-Automaten für Hybridintegration von InP und Si- bzw. Polymerkomponenten möchten wir zeigen, wie die Investitionen vor Ort genutzt werden, um die technologischen Fähigkeiten der Institute auszubauen und so eine übergreifende Zusammenarbeit anzuregen. Weitere Informationen finden Sie im Video.

  • Weltweit erste Flip-Chip Integration von InP Komponenten zu SiN-TriPleX photonisch integrierten Schaltkreisen
  • Neuartige, patentierte InP Komponenten mit hochpräzisen Auflageflächen für die passive vertikale Justage
  • Entwicklung eines innovativen Verfahrens für aktive Justage mittels ortsauflösender Reflektometrie

Kooperationen:
BMBF-gefördertes Projekt PolyPhotonics Berlin
EU-gefördertes Projekt UNIQORN (H2020)
EU-gefördertes Projekt Teriphic (H2020)

Veröffentlichungen:
Theurer, M. et al. (2020): Flip-Chip Integration of InP to SiN Photonic Integrated Circuits, JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY, VOL. 38, NO. 9, MAY 2020, DOI: 10.1109/JLT.2020.2972065

Theurer, M. et al. (2019): Actively aligned flip-chip integration of InP to SiN utilizing optical backscatter reflectometry, Proc. ECOC, Dublin, Ireland, Sep. 2019, Paper W.2.B

Conradi H. et al. (2020): Hybrid integration of a polarization independent circulator, Proc. SPIE 11283, Integrated Optics: Devices, Materials, and Technologies XXIV, 112830J DOI: 10.1117/12.2545592

Kleinert, M. et al.(2019):  A platform approach towards hybrid photonic integration and assembly for communications, sensing, and quantum technologies based on a polymer waveguide technology, 2019 IEEE CPMT Symposium Japan (ICSJ), Kyoo (Japan), DOI: 10.1109/ICSJ47124.2019.8998655