Yokogawa: Test- und Mess-Equipment
Laser-Charakterisierung für die Entwicklung von Quantencomputern
Quantencomputer könnten die digitale Technik auf ein völlig neues Leistungsniveau heben. Damit dieser Sprung gelingt, sind spezialisierte Laser erforderlich, die Licht bei exakt definierten Wellenlängen im sichtbaren oder nahinfraroten Spektralbereich emittieren.
Da solche Laser in der Entwicklung und Fertigung zunehmend komplexer werden, sind präzise Messungen über einen weiten Wellenlängenbereich hinweg unerlässlich. Vexlum, ein Spin-off der Universität Tampere in Finnland, gehört zu den wenigen Unternehmen weltweit, die in der Lage sind, Vertical External-Cavity Surface-Emitting Lasers (VECSELs) für den Einsatz in Quantencomputern zu fertigen.
Entscheidend für diese Anwendungen ist eine extrem schmalbandige Emission bei einer einzigen, exakt definierten Frequenz. Um diese Stabilität zu gewährleisten, muss Vexlum drei zentrale Komponenten eines Hochleistungslasers präzise steuern: die Verstärkungsstruktur, die Pumpquelle und den externen Resonator.
Während herkömmliche Konzepte für schmalbandige Hochleistungslaser häufig aus drei getrennten Modulen bestehen – Seedlaser, Verstärker und Emitter –, basiert Vexlums VECSEL auf einem monolithischen Konzept. Diese kompakte Drei-in-eins-Architektur reduziere die Systemkomplexität erheblich und erzielt zugleich höhere Ausgangsleistungen als klassische kantenemittierende Laser oder VCSELs, so die Verantwortlichen.
Damit der VECSEL stabil bei der gewünschten Wellenlänge arbeitet, ist eine exakte spektrale Vermessung unerlässlich. Die Herausforderung: Quantenanwendungen operieren bei sehr unterschiedlichen Wellenlängen und erfordern daher ein hochauflösendes, flexibel einsetzbares Messsystem.
Vexlum setzt dazu optische Spektrumanalysatoren von Yokogawa ein. Diese kombinieren zwei entscheidende Eigenschaften: höchste Wellenlängenpräzision zur Einhaltung engster Toleranzen und einen weiten spektralen Messbereich vom sichtbaren Bereich bis ins nahe Infrarot. Dadurch lassen sich unterschiedlichste VECSEL-Designs mit nur einem System zuverlässig analysieren – parallele, aufwändige Testaufbauten entfallen.
Der eingesetzte AQ6370E bietet bei einem Wellenlängenbereich von 600 bis 1.700 nm eine typische Messgenauigkeit von bis zu ±0,008 nm und eine Auflösung von bis zu 0,02 nm. Für detaillierte Analysen verfügt das Gerät über den High Close-in Dynamic Range (HCDR)-Modus, der spektrale Peaks schärfer auflöst und die Darstellung von Seitenmoden deutlich verbessert.
Vexlum arbeitet nach eigenen Angaben bereits seit den Anfängen als universitäre Forschungsgruppe mit Geräten von Yokogawa. Inzwischen beschäftigt das Unternehmen rund 30 Mitarbeitende und bereitet die Serienproduktion seiner Laser vor. Eine zentrale Rolle bei dieser Entwicklung spielt Jussi-Pekka Penttinen, Mitgründer, CEO und CTO von Vexlum.
„Kurz gesagt: Ohne den AQ6370E von Yokogawa könnten wir die Charakteristik unserer VECSELs nicht verlässlich überprüfen – das Gerät ist unverzichtbar für die präzise Analyse in Entwicklung und Produktion“, erklärt Penttinen. „Neben der technischen Performance überzeugt uns auch die Benutzerfreundlichkeit des Geräts. Zudem ermöglicht es die Automatisierung vieler Testprozesse – ein entscheidender Faktor, um Effizienz und Durchsatz in Labor und Fertigung zu steigern.“
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