Photonische Integrationsplattformen PolyBoard und SiN

Die Plattformen des Fraunhofer HHI basieren auf der Hybridintegration aktiver und passiver optischer Komponenten in photonisch integrierte Schaltkreise (PICs) vom sichtbaren bis in den infraroten Wellenlängenbereich. Mit der mikro-optischen Bank können spektrale Filter, optischen Isolatoren und Zirkulatoren sowie nichtlineare Kristalle in die PICs integriert werden, für Anwendungen im Bereich der Quantenoptik und die SiN-Plattform stellt optische Gitterkoppler, Schalter und Ringresonatoren für Komponenten der Nachrichtentechnik, Sensorik oder Medizintechnik bereit.

Ein portables PIC-Evaluierungssetup für schnelle und einfache Prototypenentwicklung

PIConnect , Fraunhofer HHIs neues PIC-Evaluierungssetup, umfasst 4 integrierte Lasertreiber, 1 TEC, 8 Strom- sowie 8 Spannungsquellen. Der PIC wird auf die dazugehörige PIC Assembly aufgebaut. Dieses geschlossene System ermöglicht die parallele Operation der opto-elektronischen Bauelemente und ersetzt 21 diskrete Controller. Eine Skalierung durch Kombination mehrerer PIConnects ist möglich.

Drahtlose, hochbitratige Kommunikationslinks bei (sub-)THz Trägerfrequenzen

Basierend auf ausgereifter InP-Technologie entwickelt das Fraunhofer HHI photonische Komponenten und Systeme für die hochbitratige Terahertz-Kommunikation. Diese Komponenten ermöglichen eine nahtlose Integration in moderne, glasfaserbasierte Kommunikationssysteme und erlaubt die Verwendung komplexer Modulationsformate wie 32QAM, 64QAM oder QPSK. So konnten bei 300 GHz Trägerfrequenz und 32QAM bis zu 160 Gbit/s demonstriert werden (Nellen et al., JLT 40(13), 2022).

100 GHz bis 4,5 THz Bandbreite mit einem einzigen System

Die vom Fraunhofer HHI entwickelten photonischen Terahertz-Komponenten und -Systeme eignen sich bestens für die Prüf- und Messtechnik für 6G and beyond. Im Gegensatz zu elektronischen Mischern ermöglichen diese photonischen Systeme den breitbandigen Zugang zu Frequenzen zwischen 100 GHz und 4,5 THz mit einem einzigen System. Zum Beispiel bietet unser cw-THz-System T-Sweeper bis zu 50 Spektren/s mit >4 THz Bandbreite oder bis zu 500 Spektren/s mit 200 GHz Bandbreite. Da die Frequenzen zukünftiger drahtloser Kommunikationskanäle noch nicht abschließend festgelegt sind, trägt unser Ansatz dazu bei, diese Unsicherheit zu verringern, indem er Zugang zu einem großen Spektralbereich ermöglicht.

Komponenten für 1Tb/s Transmission und Microwave Photonics

Das Fraunhofer HHI präsentiert Single und Balanced Photodetektormodule mit einer Bandbreite von bis zu 145 GHz für den Einsatz im O- bis L-Band Wellenlängenbereich. Der Anwendungsbereich der Module konzentriert sich vor allem auf high-speed Test- und Messsysteme. Unser überarbeitetes Moduldesign hat eine höhere HF-Bandbreite, einen glatteren HF-Verlauf und weist eine verbesserte Zuverlässigkeit auf.

O-, C und L-Band Laser

Fraunhofer HHI entwickelt 100mW DFBs, SOAs und Gain Chips, 200G EMLs und 72G DMLs für hybride Integration mit passiven PICs basierend auf Silcon on Insulator (SOI), Silicon-Nitride (SiN), Glass (Silica), Polymer und Lithiumniobat.

Quantum Key Distribution (QKD) ermöglicht einen zukunftssicheren Langzeitschutz von sensiblen Daten und Kommunikationsanwendungen - auch gegen die anstehenden Sicherheitsbedrohungen durch Quantencomputer. Das Fraunhofer HHI hat ein leistungsstarkes QKD-System entwickelt, welches sich nahtlos in Infrastrukturen moderner Telekommunikationsnetze integrieren lässt.

Ein vielseitiges Messgerät zur Digitalisierung von Ereignissen im Zeitbereich mit einer Auflösung von bis zu 100 Pikosekunden  

Der vom Fraunhofer HHI entwickelte Timetagger ist ein Gerät, das Ereignisse im Zeitbereich mit einer Auflösung von 100 Pikosekunden digitalisiert. Er bietet mehrere Eingangskanäle, die jeweils über anpassbare Schaltschwellen und Hystereseeinstellungen verfügen. Die digitalisierten Ereignisse können bequem über eine Netzwerkschnittstelle abgerufen werden. Der Timetagger ist in zwei Varianten erhältlich: als kompaktes Standalone-Gerät oder als Modul, das über die FMC-Schnittstelle einfach in FPGA-basierte Systeme integriert werden kann.

Fraunhofer HHI präsentiert ein voll integriertes kohärentes Empfänger Frontend mit abgesetzten Empfangsköpfen

Das Fraunhofer HHI präsentiert ein voll integriertes kohärentes Empfänger-Frontend (Coherent Receiver Frontend). Es bietet 100 GHz elektrische und optische Bandbreite und erlaubt die Detektion optischer Signale in Amplitude und Phase im C+L-Band. Ein herausragendes Merkmal sind die abgesetzten Empfangsköpfe mit 1mm Konnektoren, die eine hohe Signalintegrität bei der Messung garantieren. Zusätzlich können die Empfangsköpfe mit sogenannten “ruggedized” Konnektoren ausgestattet werden, die eine einfachere Handhabung der empfindlichen 1mm Konnektoren erlauben.

Fraunhofer HHI präsentiert einen kompakten 400G I/Q Sender und kohärenten Empfänger für hochbitratige Übertragungsexperimente

Kompakter Optische Transceiver zur Demonstration von hochbitratigen Übertragungssystemen. Der Transceiver erlaubt die flexible Erzeugung und den Empfang optischer Datensignale mit bis zu 64 GBaud. Dies entspricht einer Nettodatenrate von 400 Gbit/s mit PDM-16-QAM. Es können mehrere Transceiver in einem Chassis kombiniert werden, um eine Mehrkanalsystem zu realisieren.

Fraunhofer HHI und ID Photonics präsentieren einen voll integrierten kohärenten Referenz-Empfänger mit bis zu 60 GHz

Der voll integrierten kohärenten Referenz-Empfänger ist das Neueste, vom Fraunhofer HHI und ID Photonics entwickelte high-end Test- & Messgeräte. Es ist ein voll integrierter, optischer Empfänger, der optische Datensignale mit unterschiedlichen Modulationsformaten (z.B. QPSK und m-QAM) in elektrische HF-Signale konvertiert. Er basiert auf einem hoch-performanten, durchstimmbaren Dauerstrichlaser und einem kohärenten optischen Empfänger mit hoher Bandbreite. Mit einer Bandbreite von bis zu 60 GHz, ist das Gerät ideal geeignet, um optische Datensignale in elektrische Basisband-Datensignale zu konvertieren.

Am Fraunhofer HHI zeigen wir neuromorphes Computing unter Verwendung einer Reservoir-Architektur für Anwendungsfälle wie die intelligente Überwachung des neuesten optischen Modulationsformats. Unsere 4mm x 7mm SOI-basierte photonische integrierte Schaltungshardware kann Modulationsformate nach 100km Übertragung mit einer Genauigkeit von mehr als 97% vorhersagen.

Passive Optical Networks for the Indoor Fronthaul of high data rate LiFi Systems

Das Fraunhofer HHI stellt ein modulares LiFi-System vor, welches erstmalig auch per Fiber-to-the-Room verbunden werden kann. Die optischen Zugangspunkte können an ein passives optisches Netz (PON) angeschlossen werden und ermöglichen somit hohe Datenraten und eine latenzarme Verbindung. Darüber hinaus stellt das PON aufgrund der hohen Kapazität eine nachhaltige und zukunftssichere Gebäudevernetzung dar.

Machine Learning as a Service for Optical Network Automation

Wir demonstrieren die Vorteile eines Federated Learning Frameworks für das kollaborative Training von ML-gestützten Quality of Transmission (QoT)-Schätzern für Multidomain-Multivendor-Ökosysteme. Die Demonstration zeigt die neueste Ergänzung des Frameworks: Secure Aggregation basierend auf Secure Multi Party Computation. Mit dieser Neuerung kann die Privatsphäre der Akteur*innen, die zum globalen ML-Modell beitragen, geschützt werden. Die Live-Demonstration wird auf einem Kubernetes-Cluster unter Verwendung der Softwarelösung Distributed Learning Framework (DLFi) des Fraunhofer HHI durchgeführt.