KIP-Veröffentlichungen

Verlustarme Faser zu Chip Kopplung stellt nach wie vor eine große Heraus forderung, insbesondere im sichtbaren Wellenlängenbereich, dar. Diese Thesis zielt darauf ab 3D Koppler, produziert durch Zwei-Photonen-Lithographie, für eine Wellenlänge von 689 nm zu designen, um Licht in dünnschicht Lithium Niobat (TFLN) photonisch integrierte Schaltungen (PICs) zu koppeln, welche in einen neutrale Atom Quantencomputer eingebaut werden. Ein vielversprechen des Design wurde gefunden, indem zwei Querschnitte mit der Finite-Elemente Methode (FEM) simuliert wurden, in den jeweiligen Querschnittsprofilen wurde eine Modeüberlappung mit einem Gaußstrahl von 98.9% und 95.5% erhalten, sowie ein jeweiliger Transmissionsverlust von 0.23dB und 0.25dB simuliert. Folglich, wurde ein gesamter 3D Koppler durch Interpolation der beiden Quer schnitte geschaffen, der dann durch Zwei-Photonen-Lithographie fabriziert wurde. Der Koppler mit dem niedrigsten Kopplungsverlust zeigt einen Verlust von (1.04 ± 0.08)dB. Zusätzlich zur primären Anwendung, haben die Koppler, die in dieser Thesis entwickelt wurden, noch einige andere Anwendunngen, da diese verlustarmes koppeln für sichtbares Licht ermöglichen.

 Low loss fiber-to-chip coupling remains a significant challenge, especially in the visible wavelength range. This thesis aims to design low-loss 3D in-plane direct-laser-written couplers for an operational wavelength of 689 nm, intended to couple light into Thin-film lithium niobate photonic-integrated circuits, employed in a neutral atom quantum computer. A promising design has been achieved by simulating two cross sections of the coupler by using Finite element method (FEM) simulations, achieving a mode overlap of 98.9% and 95.5% in the respective cross-sections. The corresponding transmission loss per coupler of the cross-sections is simulated to 0.23dB and 0.25dB. Subsequently, a full 3D design was constructed by interpolating between the two cross-sections and is then fabricated using two-photon-polymerization. The best-performing coupler yields a measured insertion loss of (1.04±0.08)dB. Beyond their primary application, the couplers developed within this thesis have several other possible applications as it enables low-loss coupling for visible wavelengths.