Photonikbauteile

Photonikbauteile sind Bauelemente, die Licht erzeugen, leiten, modulieren, detektieren oder auf andere Weise mit Licht arbeiten, um Informationen zu übertragen oder physikalische Größen zu messen. Sie bilden die zentralen Bausteine moderner Photoniksysteme in Bereichen wie Telekommunikation, Sensorik, Medizin und Quantenanwendungen.

Zu den typischen Bauteilarten gehören Lichtquellen (Laser, LEDs, DFB-Strukturen), Modulatoren (elektro-optisch, thermo-optisch, akusto-optisch), Detektoren (Fotodioden, Avalanche-Photodioden) sowie passive Komponenten wie Koppler, Filter, Spliter, Wellenleiter und Kopplungselemente. Wellenleiter ermöglichen die verlustarme Führung von Licht innerhalb von Chips oder zwischen Bauteilen, häufig aus Silizium, Indiumphosphid oder Glas.

Photonic Integrated Circuits (PICs) integrieren mehrere Funktionen auf einem Chip. Sie nutzen monolithische oder hybride Ansätze und kommen in Plattformen wie Silizium-Photonik, III-V-Photonik oder Lithiumniobat-Systemen zum Einsatz. Die Integration steigert Dichte und Stabilität, reduziert Anschlusspunkte und kann Kosten senken, ist aber technisch anspruchsvoll hinsichtlich Materialübereinstimmung, Verlusten und Wärmeverwaltung.

Herstellung und Integration umfassen Halbleiterprozesse wie Lithografie, Ätzen und Abscheidung sowie spezialisierte Packaging-Verfahren. Herausforderungen sind Kopplungsverluste, Wärmeentwicklung, Bandbreite, Zuverlässigkeit und Fertigungskosten. Zukünftige Entwicklungen zielen auf CMOS-kompatible Silicon-Photonik-Plattformen und verstärkte hybride Integration zur weiteren Miniaturisierung und Leistungssteigerung.

Anwendungen finden sich vor allem in der Telekommunikation und Rechenzentren, der Sensorik, der medizinischen Diagnostik, Umweltüberwachung sowie in Quantenkommunikation und Quanteninformation.