Photonic & Plasmonic Systems

Optische Infrastruktur für KI-Cluster, Cloud-Plattformen, Rechenzentren und Hochleistungsrechner.

KI- und HPC-Systeme erfordern bei den Verbindungstechnologien eine höhere Bandbreitendichte, geringere Latenzzeiten und eine verbesserte Energieeffizienz. PPS entwickelt photonische Verbindungs- und Verpackungstechnologien, die die optische Kommunikation näher an die Rechen- und Vermittlungsressourcen heranbringen.

Die Arbeit umfasst elektrooptische Leiterplatten, siliziumphotonische Engines, photonische Interposer, optische Ein- und Ausgänge, aktive optische Kabel, Chiplet-Konzepte, High-Radix-Switching und Systemdemonstratoren.

Schwerpunkte

• Optische Verbindungsarchitekturen für Recheninfrastrukturen.
• Optisches High-Radix-Switching und photonische Fabrics.
• Photonen-Interposer und Konzepte für optische Ein- und Ausgänge.
• Verpackungskonzepte für KI-Beschleuniger und Switch-Plattformen.
• Fertigungsorientierte Entwicklung von Demonstratoren.

Optische Ein- und Ausgänge näher an die Switching- und Rechenhardware heranführen.

Co-Packaged Optics (CPO) ist ein wichtiger Weg zu Rechensystemen mit hoher Bandbreite und hoher Energieeffizienz. PPS betrachtet CPO als eine umfassende Herausforderung der Systemintegration, die photonische Chips, Elektronik, Faseranschlüsse, optische/elektrische Schnittstellen, Wärmemanagement, Tests sowie fertigungsgerechte Gehäusekonzepte umfasst.

Die Kompetenzen umfassen optische Chiplets, die kointegrierte photonisch-elektronische Integration, vertikale Faserkopplung, optische Interposer, Montagetoleranzen sowie demonstratororientiertes Co-Design.

Schwerpunkte

• Bewertung von CPO-Architekturen.
• Konzepte für optische Chiplets und Interposer.
• Strategien für die Faseranbindung und optische Kopplung.
• Unterstützung bei der Integration von ASICs und Photonik.
• Überlegungen zu thermischen, mechanischen und elektrischen Schnittstellen.
• Unterstützung bei Demonstratoren und Machbarkeitsstudien.

Umwandlung photonischer Bauelemente in robuste, prüfbare und herstellbare Systeme.

Die photonische Verpackung ist die zentrale Disziplin, die photonische Chips in einsatzfähige Module verwandelt. PPS entwickelt Verpackungskonzepte, die optische Kopplung, elektrische und HF-Schnittstellen, thermisches Design, mechanische Stabilität, Montageprozesse, Zuverlässigkeit und Testbarkeit miteinander verbinden.

Zu den Kompetenzen gehören Faser-zu-Chip-Kopplung, Integration von Mikrooptik, Mehrfasermontage, optische Interposer, System-in-Package-Architekturen, Wafer-Level-Verpackung und Charakterisierung auf Modulebene.

Schwerpunkte

• PIC-Verpackung und Entwicklung von Montageabläufen.
• Faser-zu-Chip- und Mehrfaser-Kopplung.
• Integration von Mikrooptik und optischen Schnittstellen.
• HF-/Gleichstrom-Routing für photonische Module.
• Thermisch-mechanische Verpackungskonzepte.
• Zuverlässigkeitsorientierte Demonstratorentwicklung.

Kombination von Materialplattformen, Photonik und Elektronik zu kompakten Systemen.

Die heterogene Integration ermöglicht es, Technologien mit sich ergänzenden Vorteilen zu anwendungsreifen Systemen zu kombinieren. PPS verbindet Siliziumphotonik, InP, Siliziumnitrid, Plasmonik, Glas, Polymere, Elektronik und optische Gehäuse zu integrierten photonisch-elektronischen Lösungen.

Zu den Kompetenzen gehören 2,5D- und 3D-Integration, Chiplet-Konzepte, System-in-Package-Module, HF-/optische Schnittstellen, photonisch-elektronische Kointegration und multiphysikalisches Co-Design.

Schwerpunkte

• 2,5D- und 3D-Integration von Photonik und Elektronik.
• Integrationskonzepte für Silizium–Plasmonik und III–V/Si.
• Ansätze mit photonischen Chiplets und Interposern.
• System-in-Package-Modulkonzepte.
• Optisches, elektrisches, thermisches und mechanisches Co-Design.

Verknüpfung skalierbarer PIC-Plattformen mit Verpackungs-, Test- und Produktionsreife.

Die Siliziumphotonik bietet einen skalierbaren Weg zu hochdichter optischer Funktionalität, doch ihre praktische Umsetzung hängt von der Verpackungstechnik, der Kopplung, den Tests auf Wafer-Ebene und der Fertigungsreife ab. PPS betrachtet die Siliziumphotonik als ein komplettes Ökosystem – von der Plattform bis zum Modul. Die Arbeit umfasst verpackungsorientiertes Design, optische Kopplung, Charakterisierung auf Wafer-Ebene, Automatisierung der Montage, TSV-fähige Interposer, optische Glas-I/Os, Foundry-Schnittstellen und Konzepte für Pilotlinien.

Schwerpunkte

• Verpackungskonzepte für die Siliziumphotonik.
• Unterstützung bei der verpackungsorientierten Auslegung und Kopplungsstrategien.
• Planung optischer/elektrischer Tests auf Wafer-Ebene.
• Konzepte für Montageabläufe und Pilotlinien.
• Fertigungsorientierte Integration von Demonstratoren.

Integration von optischer und drahtloser Technik für zukünftige Kommunikations- und Sensorsysteme.

Zukünftige Netzwerke erfordern eine engere Integration von optischen und HF-Technologien. PPS entwickelt HF-photonische sowie optisch-drahtlose Technologien für Radio-over-Fibre-, optische Fronthaul-, mmWave- und Sub-THz-Systeme, verteilte Antennen, Beamforming und Sensoranwendungen.

Das Leistungsspektrum umfasst UTC-Fotodiodenbaugruppen, photonische Sender und Empfänger, HF-kompatible Gehäuse, Demonstrationssysteme für Glasfaser-Funk-Anwendungen sowie photonikgestützte Sensorarchitekturen.

Schwerpunkte

• Gehäusetechnik für HF-Photonikmodule.
• Konzepte zur Umwandlung von optischen in HF-Signale.
• Entwicklung von „Radio-over-Fibre“-Verbindungen.
• Demonstrationssysteme im Millimeterwellen- und Sub-THz-Bereich.
• Optische Strahlformung und Integration von Glasfaser-Funk-Technologien.
• Unterstützung für 5G/6G-Kommunikation und Sensorik.

Photonische Integration für sichere, programmierbare und quantenfähige optische Netzwerke.

Sichere optische Infrastrukturen erfordern das Zusammenspiel von photonischer Hardware, kryptografischen Funktionen, programmierbaren Netzwerken und KI-gestütztem Betrieb. PPS unterstützt diese Konvergenz durch photonische Integration, Verpackung und Validierung auf Demonstrator-Ebene.

Zu den Fähigkeiten gehören QKD-kompatible photonische Komponenten, Post-Quanten-Schnittstellen, optische physikalisch nicht klonbare Funktionen (PUF), programmierbare photonische Schaltungen, sichere Netzwerkarchitekturen, Telemetrie, digitale Zwillinge sowie KI-/ML-gestützte Orchestrierung.

Schwerpunkte

• Verpackungskonzepte für sichere photonische Subsysteme.
• Integration programmierbarer photonischer Schaltungen.
• Unterstützung bei QKD-/PQC-bezogenen Demonstrationsprojekten.
• Optische PUFs und Konzepte für vertrauenswürdige photonische Systeme.
• Netzwerkvalidierung mithilfe von Digital Twins und Telemetrie.

Von Forschungskonzepten zu reproduzierbaren, standardisierbaren und branchenrelevanten photonischen Technologien.

Die industrielle Photonik erfordert stabile Prozesse, validierte Schnittstellen, Prüfverfahren, Normen, Fertigungsabläufe und Nachweise durch Demonstrationsprojekte. PPS unterstützt diesen Übergang durch Pilotlinienkonzepte, Montageautomatisierung, Charakterisierung auf Wafer-Ebene, Beiträge zur Standardisierung und Technologietransfer.

Zu den Kompetenzen gehören die Entwicklung von Pilotlinien, die Definition von Fertigungsabläufen, Technologien für optische Leiterplatten, die Qualifizierung von Verpackungsprozessen, die automatisierte Montage, Tests auf Wafer-Ebene, der Zugang zu Technologien sowie Aktivitäten zum Aufbau eines Ökosystems.

Schwerpunkte

• Konzepte für Pilotlinien und Fertigungsabläufe.
• Montageautomatisierung und Prozessentwicklung.
• Strategien zur Charakterisierung auf Wafer-Ebene.
• Standardisierungsorientierte Entwicklung.
• Technologietransfer und Unterstützung bei Demonstrationsprojekten.
• Industrialisierungsorientierte Kooperationsmodelle