Die Realisierung von neuartigen und Telekom-kompatiblen optoelektronischen Bauteilen für die Glasfaser-basierte Quantenkommunikation steht im Vordergrund dieses Projektes. Die Schlüsseltechnologien umfassen Einzelphotonenquellen (EPQ) basierend auf einzelnen Quantenpunkten (QPen) mit optischer und elektrischer Anregung sowie fortschrittliche vertikal-emittierende Laser (VECSELs) im 1,3 µm Wellenlängenbereich. Das übergeordnete Ziel des Projektes stellt dabei die Kombination dieser beiden Schlüsseltechnologien dar. Es wird eine hocheffiziente EPQ realisiert, die ununterscheidbare Photonen im Telekom-O-Band (1,3 µm) emittiert, und die dabei resonant durch einen elektrisch betriebenen VCSEL gepumpt wird. Dieser Ansatz ebnet den Weg für eine kompakte und praktisch einsetzbare EPQ, die allein auf Halbleitertechnologie basiert.

Die QP-Strukturen werden auf einem unteren Distributed Bragg Reflektor (DBR) abgeschieden und darüber wird eine dielektrische Schichtstruktur aufgebracht, um eine Mikrokavität auszubilden. Die dielektrischen Schichten werden zusätzlich noch lateral strukturiert, um zukünftig eine einfache und hoch-effiziente Einkopplung der einzelnen Photonen in einmodige Wellenleiter oder einmodige Glasfasern zu ermöglichen. Für die Strukturierung des unteren Teils der Mikrokavitäten kommt eine einzigartige in-situ Tieftemperatur-Elektronenstrahl-Lithografietechnik zum Einsatz, um einzelne und vorselektierte QPe präzise innerhalb der Mesa zu positionieren, wodurch eine optimale Funktionalität der Bauteile erreicht wird. Um die QPe resonant und mit hoher Geschwindigkeit treiben zu können, werden Hochgeschwindigkeits-VCSEL im Wellenlängenbereich um 1,3 µm hergestellt. Dabei kommt zum einen ein GaAs-basiertes monolithisches Verfahren als auch ein InP-basierter Waferfusions-Ansatz zum Einsatz, die bezüglich der besseren Leistung bewertet werden. Die fertigen Strukturen werden mittels quanten-optischer Experimente untersucht und getestet, wobei vor allem die wichtigsten Eigenschaften mit Hinblick auf die geplanten Anwendungen erfasst werden sollen. Hierzu gehören die Emissionsdynamik /-Rate, die Photonenextraktionseffizienz, der Reinheitsgrad der Einzelphotonenemission und die Ununterscheidbarkeit der einzelnen Photonen.