{"id":26789,"date":"2025-08-14T09:01:17","date_gmt":"2025-08-14T07:01:17","guid":{"rendered":"https:\/\/fmd-insight.de\/?p=26789"},"modified":"2025-12-03T18:01:16","modified_gmt":"2025-12-03T17:01:16","slug":"milas-ecdl-mopa-lasermodule","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/fmd-insight.de\/de\/expertise\/close-ups\/milas-ecdl-mopa-lasermodule\/","title":{"rendered":"MiLas\u00ae \u2013 Mikrointegrierte Diodenlasermodule<\/strong>"},"content":{"rendered":"\n
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Quantensensoren f\u00fchren zu einem Paradigmenwechsel bei vielen messtechnischen Anwendungen, denn durch die Empfindlichkeit quantenmechanischer Zust\u00e4nde kann eine deutlich h\u00f6here Messpr\u00e4zision erreicht werden. Das gilt insbesondere f\u00fcr die Zeitmessung. Optische Atomuhren beispielsweise sind Mikrowellen-Atomuhren in Bezug auf Genauigkeit und Stabilit\u00e4t deutlich \u00fcberlegen. Das ist besonders f\u00fcr den Einsatz in Umgebungen mit extremen Bedingungen relevant, z. B. im Weltall oder auf beweglichen Plattformen wie Z\u00fcgen, Lastwagen, Drohnen, Flugzeugen oder Satelliten. Dort herrschen strenge Anforderungen hinsichtlich Kompaktheit und Robustheit an die Sensoren in den optischen Uhren.<\/p>\n

Am Ferdinand-Braun-Institut, Leibniz-Institut f\u00fcr H\u00f6chstfrequenztechnik (Leibniz FBH)<\/a> werden daher an extreme Bedingungen angepasste Module entwickelt. Die photonischen Module umfassen dabei Diodenlasermodule mit schmaler Linienbreite, Spektroskopiemodule und \u00bbStrahlvorbereitungs-\u00ab oder \u00bbVerteilungs-\u00abModule, die geeignete polychromatische Lichtpulse aus cw-Lasern f\u00fcr die Implementierung eines Quantensensors erzeugen.<\/p>\n\n <\/div>\n <\/div>\n \n <\/div>\n\n\n

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©<\/span>Fraunhofer Mikroelektronik; Candid Photography | Ivan Paniotov<\/div><\/div>\n <\/div>\n\n\n

Technologieplattform f\u00fcr mikrointegrierte, weltraumtaugliche Diodenlasermodule<\/strong><\/h3>\n\n\n\n
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Mithilfe der MiLas\u00ae-Technologie werden am Leibniz FBH ECDL-MOPA-Lasermodule<\/strong> entwickelt (ECDL-MOPA = Extended Cavity Diode Laser \u2013 Master Oscillator Power Amplifier). Mit diesen Diodenlasermodulen lassen sich die Eigenschaften der Laserpulse durch den Master-Oszillator in Kombination mit einem Leistungsverst\u00e4rker optimal steuern. Die Module bestehen aus einer mikro-optischen Bank (MIOB), die in ein Kovar-Geh\u00e4use integriert ist. Das Geh\u00e4use kann durch einen Deckel hermetisch verschlossen werden. Die MIOB besteht aus lithografisch strukturierten Aluminiumnitrid-Substraten, die mit Pr\u00e4zisionsl\u00f6tungen zu einem Stapel zusammengef\u00fcgt werden. Die Strukturierung bietet eine leiterplatten-\u00e4hnliche Funktionalit\u00e4t und das Stapeln erm\u00f6glicht ein komplexes mehrschichtiges elektrisches Design. Alle optischen Elemente wie Linsen, Spiegel, optische Isolatoren und Prismen werden aktiv ausgerichtet und mit einer Aufl\u00f6sung und Genauigkeit im Submikrometerbereich verbunden. Die thermische Kontrolle kritischer Elemente wird durch Mikro-Peltier-Elemente gew\u00e4hrleistet. Das elektrische Design umfasst Transistoren mit einer Bandbreite von mehreren GHz (Gigahertz), die sehr nahe an den Laserchips angeordnet sind, um eine Strommodulation mit gro\u00dfer Bandbreite zu erm\u00f6glichen.<\/p>\n<\/div><\/div><\/div>\n <\/div>\n <\/div>\n\n\n\n

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Anwendung findet die Technologie beispielsweise in der Raumfahrt im Projekt \u00bbBECCAL\u00ab (Bose-Einstein-Condensate and Cold Atom Laboratory). An Bord der internationalen Raumstation ISS k\u00f6nnen Experimente unter anderen Bedingungen als auf der Erde durchgef\u00fchrt werden, z. B. herrscht permanente Schwerelosigkeit. Das bietet Forschenden neue M\u00f6glichkeiten, weil so l\u00e4ngere Freifall- und Beobachtungszeiten, weitere Fallenkonfigurationen zum Fangen und K\u00fchlen von Atomen genutzt sowie statistische Analysen wiederholt werden k\u00f6nnen. Besonders Experimente mit Bose-Einstein-Kondensaten sind relevant f\u00fcr die Grundlagenforschung und Entwicklung k\u00fcnftiger Quantensensoren. Bose-Einstein-Kondensate entstehen, wenn ein Gas bis fast auf den absoluten Nullpunkt heruntergek\u00fchlt wird, dazu eignen sich u. a. Rubidium-Atome. Damit solche Experimente durchgef\u00fchrt werden k\u00f6nnen, muss die verwendete Hardware wie beschrieben bestimmten Bedingungen (Beschleunigung, Vibrationsbelastung, Temperaturschwankungen) standhalten k\u00f6nnen. An dieser Stelle leisten die mikrointegrierten optischen Lasermodule einen wichtigen Beitrag, denn sie erm\u00f6glichen das Kontrollieren und Manipulieren der Atome unter extremen Bedingungen.<\/p>\n\n <\/div>\n <\/div>\n \n <\/div>\n\n\n

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MiLas\u00ae auf einen Blick<\/h3><\/span><\/th>\n <\/tr>\n \n

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Ger\u00e4t\/ Technologie<\/strong><\/p>\n\n <\/td>\n

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MiLas\u00ae\/ ECDL-MOPA-Lasermodule<\/p>\n\n <\/td>\n <\/tr>\n

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Standort<\/strong><\/p>\n\n <\/td>\n

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Leibniz FBH – Berlin<\/p>\n\n <\/td>\n <\/tr>\n

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Leistung<\/strong><\/p>\n\n <\/td>\n

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  • Anwendungsgebiete: Quantensensoren auf Basis kalter Atome (z. B. f\u00fcr optische Uhren), Pr\u00e4zisions-Lasermessungen (Interferometrie), koh\u00e4rente Kommunikation etc.<\/li>\n
  • optimales Steuern der Eigenschaften des Laserlichts durch den Master-Oszillator in Kombination mit einem Leistungsverst\u00e4rker<\/li>\n
  • \u00a0leiterplatten-\u00e4hnliche Funktionalit\u00e4t & komplexes mehrschichtiges elektrisches Design<\/li>\n<\/ul>\n\n <\/td>\n <\/tr>\n
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Besonderheiten<\/strong><\/p>\n\n <\/td>\n

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  • robust gegen\u00fcber Temperaturschwankungen, Beschleunigung, Vibrationsbelastungen und anderen extremen Bedingungen<\/li>\n
  • erm\u00f6glichen das Kontrollieren und Manipulieren von Atomen unter extremen Bedingungen<\/li>\n
  • erm\u00f6glichen hochkomplexe quantenphysikalische-Experimente auf engstem Raum (weltraumtauglich)<\/li>\n
  • geringes \u00bbSWaP budget\u00ab (size, weight and power)<\/li>\n<\/ul>\n\n <\/td>\n <\/tr>\n
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Kooperation<\/strong><\/p>\n\n <\/td>\n

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Projekt \u00bbBECCAL-1\u00ab<\/strong>: Institut f\u00fcr Satellitengeod\u00e4sie und Inertialsensorik, Institut f\u00fcr Quantentechnologien, Jet Propulsion Laboratory (JPL), National Aeronautics and Space Administration (NASA), Humboldt Universit\u00e4t zu Berlin, Johannes-Gutenberg Universit\u00e4t Mainz, Ferdinand-Braun-Institut, Leibniz-Institut f\u00fcr H\u00f6chstfrequenztechnik FBH, Leibniz Universit\u00e4t Hannover, Universit\u00e4t Bremen, Universit\u00e4t Ulm & OHB System AG<\/p>\n\n <\/td>\n <\/tr>\n

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F\u00f6rderung<\/strong><\/p>\n\n <\/td>\n

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\u00bbNationales Raumfahrtprogramm\u00ab des Bundesministeriums f\u00fcr Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK)<\/p>\n\n <\/td>\n <\/tr>\n

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Projektlaufzeit<\/strong><\/p>\n\n <\/td>\n

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August 2018 – Dezember 2025<\/p>\n

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Sie m\u00f6chten noch mehr zu den Potenzialen von Quantentechnologien wissen? <\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Dann werfen Sie doch einmal einen Blick in die vierte Ausgabe unserer Magazins FMD.impuls.<\/strong><\/p>\n\n\n\n

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\n \n <\/div>\n FMD.impuls | Ausgabe 4<\/a>
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Andere Exponate des QNC Summit und FMD Innovation Day 2024<\/strong><\/h3>\n\n\n\n
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MiLas\u00ae \u2013 Mikrointegrierte Diodenlasermodule<\/strong><\/h3>\n <\/a>\n <\/div>\n
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Faser-Chip-Koppler<\/strong> | Mehr Pr\u00e4zision und weniger Empfindlichkeit gegen\u00fcber \u00e4u\u00dferen Einfl\u00fcssen<\/h3>\n <\/a>\n <\/div>\n
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Monolithically integrated extended cavity diode laser (mECDL)<\/strong><\/h3>\n <\/a>\n <\/div>\n
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Ionenfalle<\/strong> | Vielversprechende Technologie f\u00fcr das ionenbasierte Quantencomputing<\/h3>\n <\/a>\n <\/div>\n
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MEMS-Spektroskopiezelle<\/strong><\/h3>\n <\/a>\n <\/div>\n
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Shuttle-Struktur f\u00fcr Elektronen-Spin-Qubits<\/strong><\/h3>\n <\/a>\n <\/div>\n
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High Density Wiring<\/strong> | Auf dem Weg zur Skalierbarkeit von Quantencomputern<\/strong><\/h3>\n <\/a>\n <\/div>\n
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NeuroPIC<\/strong> | Neuartige L\u00f6sungen f\u00fcr die Automatisierung von optischen Kommunikationsnetzen<\/h3>\n <\/a>\n <\/div>\n
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3D-Modell einer Sawfish photonic crystal cavity in Diamant<\/strong><\/h3>\n <\/a>\n <\/div>\n
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Qubit-Wafer und\u00a0Qubit-Chips<\/strong><\/h3>\n <\/a>\n <\/div>\n <\/div>\n \n <\/div>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Mithilfe der MiLas\u00ae-Technologie werden am Leibniz FBH ECDL-MOPA-Lasermodule entwickelt. Diese kommen z. B. in der Raumfahrt zum Einsatz, u. a. in Experimenten an Bord der ISS.<\/p>\n","protected":false},"author":127,"featured_media":26791,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"footnotes":""},"categories":[7],"tags":[123],"class_list":["post-26789","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-close-ups","tag-qnc-summit-close-ups"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/fmd-insight.de\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/26789","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/fmd-insight.de\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/fmd-insight.de\/de\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/fmd-insight.de\/de\/wp-json\/wp\/v2\/users\/127"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/fmd-insight.de\/de\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=26789"}],"version-history":[{"count":10,"href":"https:\/\/fmd-insight.de\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/26789\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":32660,"href":"https:\/\/fmd-insight.de\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/26789\/revisions\/32660"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/fmd-insight.de\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media\/26791"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/fmd-insight.de\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=26789"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/fmd-insight.de\/de\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=26789"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/fmd-insight.de\/de\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=26789"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}