TRUMPF VCSEL fliegen in Quantensensoren ins All

Ulm, 29. August 2022 – TRUMPF Photonic Components, ein weltweit führender Anbieter von VCSEL- und Photodiodenlösungen, entwickelt einen leistungsstarken Single-Mode-VCSEL, der in einem weltraumtauglichen Gyroskop zum Einsatz kommen soll. In wenigen Jahren wird der Satellit mit dem quantenbasierten Gyroskop ins All fliegen, um dort eine hochpräzise Lagebestimmung zu ermöglichen. Das Kernstück des Sensors wird eine VCSEL-Lichtquelle sein. Da Miniaturisierung und Robustheit für die Anwendung unabdingbar sind, eignen sich die sehr kleinen und langlebigen VCSEL perfekt für diese Aufgabe. Im Vergleich zu bestehenden Laserlösungen sind VCSEL um mehrere Größenordnungen kleiner und deutlich kostengünstiger. Der neu entwickelte Single-Mode-VCSEL wird über eine stabile Polarisation und eine sehr schmale Bandbreite verfügen, um die für den Quantensensor erforderliche hohe Präzision zu gewährleisten. „Es ist großartig Teil des Förderprojekts zu sein, verschiedene Kompetenzfelder zu bündeln, Innovationen voranzutreiben und den Photonik-Standort Deutschland zu stärken", sagt Berthold Schmidt, CEO von TRUMPF Photonic Components. Die Sensoren werden es ermöglichen, die Satelliten hochpräzise aufeinander auszurichten und damit eine Hochgeschwindigkeitsverbindung für die Datenkommunikation zu ermöglichen. „Wir können es kaum erwarten, dass unser VCSEL in einen Minisatelliten integriert wird, um die weltweite Datenkommunikation in hoher Qualität zu unterstützen und die Verfügbarkeit von Internetverbindungen gerade in abgelegenen Regionen zu verbessern", so Schmidt weiter.

Wie VCSEL Quantenanwendungen unterstützen

Die Quantentechnologie garantiert langfristige Messstabilität, bietet hohe Leistung auf kleinem Raum und reduziert das Gewicht. Damit können nicht nur Satelliten über Jahre hinweg präzise ihre Position halten, sondern auch andere spektroskopische Anwendungen und Atomuhren unterstützt werden. TRUMPF entwickelt einen Single-Mode-VCSEL mit 795 nm Wellenlänge und 10 mW Ausgangsleistung. Das ist zehnmal höher als die Laserleistung, die diese Technologie bisher leisten kann. Die VCSEL-Technologie bietet neben der erforderlichen Stabilität über einen weiten Temperaturbereich auch die notwendige Robustheit, beides Anforderungen für Weltraumanwendungen. Der Durchbruch bei Kompaktheit und Kosten, den die VCSEL-Technologie ermöglicht, wird auch weitere Anwendungen in Massenmärkten erschließen. Hochpräzise Gyroskope können in der Industrie, der Logistik oder in autonom fahrenden Autos eingesetzt werden.

Förderprojekt bündelt Kräfte

Das Förderprojekt QYRO hat ein Forschungsbudget von rund 28 Millionen Euro und wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung in Deutschland maßgeblich unterstützt. TRUMPF Photonic Components arbeitet dabei eng mit dem Ferdinand-Braun-Institut, Leibniz-Institut für Höchstfrequenztechnik, einem der weltweit renommiertesten Forschungsinstitute für Laserdioden, zusammen. Gemeinsam mit diesem Institut entwickelt TRUMPF die robusten VCSEL mit hoher spektraler Reinheit, die auch Anforderungen der Quantentechnologie und der Raumfahrt gerecht werden. Eine weitere TRUMPF Tochtergesellschaft mit Sitz in Berlin wird die VCSEL in ein robustes, miniaturisiertes TO-Gehäuse mit zusätzlicher Optik und Temperaturstabilisierung integrieren. Dabei kommt eine neuartige Aufbau- und Automatisierungstechnik zum Einsatz. Insgesamt gibt es fünf Projektpartner, die jeweils ihr spezifisches Knowhow einbringen, so entwickelt zum Beispiel Bosch eine miniaturisierte, weltraumtaugliche Messzelle. Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) wird im Projekt QYRO die Weltraumtauglichkeit sicherstellen und ist für den Transport des Satelliten ins All verantwortlich. Das Quantentechnologie-Start-up Q.ANT leitet die Entwicklungspartnerschaft und baut die verschiedenen Komponenten des Sensors zusammen.

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