Ziel der Entwicklung
Supraleitende Detektoren zeichnen sich durch Einzelphotonenempfindlichkeit und hohe Geschwindigkeit aus. Damit sind sie vielversprechende Detektoren für die optische Sattelitenkommunikation, Quantenschlüsselübertragung und Mikroskopieanwendungen. Die supraleitenden Detektoren arbeiten bei vier Grad Kelvin und haben, aus physikalischen Gründen, nur eine optisch aktive Fläche von zirka fünf mal fünf Mikrometer. Um diese Detektoren einem möglichst breiten wissenschaftlichen Publikum zur Verfügung zu stellen, ist ein einfach zu handhabender Aufbau notwendig. Das heißt, ein potentieller Anwender benötigt einen Detektoraufbau, bei dem er keine Justage zwischen Optik und Detektor vornehmen muss, sondern den Detektor mit marktüblichen Steckern in ein System einbinden kann. Die Bereitstellung eines solchen kompakten und leicht zu handhabenden Detektormoduls war das Ziel des hier beschriebenen Projekts.
Vorteile und Lösungen
Um die supraleitenden Detektoren einem breiten Anwenderspektrum zur Verfügung stellen zu können, muss die Handhabung einfach sein. Ein aufwändiges Ausrichten der optischen Komponenten vor Beginn der Messung ist nicht realistisch. Der entwickelte Stapelaufbau aus supraleitendem Detektor und Silizium Trägerchip ermöglicht neben der Faserkopplung die hochgenaue Positionierung bei Raumtemperatur. Aufgrund des kompakten Aufbaus bleibt die Positionierung auch beim Abkühlen auf vier Grad Kelvin erhalten. Der Silizium-Chip dient gleichzeitig als Umverdrahtung für den Supraleiter, d.h. die nötigen elektrischen Kontakte befinden sich auf dem Silizium-Chip. Im Projekt wurde gezeigt, dass eine Positionierung zwischen supraleitendem Chip und Silizium-Chip im Bereich von plus-minus einem Mikrometer möglich ist. Mit den gefertigten Stapelaufbauten wurde sowohl der Übergang des Supraleiters von normalleitend zu supraleitend sowie die Reaktion des Supraleiters auf Licht nachgewiesen.
Zielgruppe und Zielmarkt
Potentielle Anwender supraleitender Detektoren arbeiten im Bereich der Satteliten-zu-Erde-Kommunikation sowie der Quantenschlüsselübertragung. Diese Märkte sind noch im Entstehen und bedürfen weiterer intensiver Forschungsaktivitäten. Ein weiteres Einsatzgebiet der supraleitenden Detektoren ist die Mikroskopie. Hier werden schnelle und sehr empfindliche Detektoren benötigt.
