Sensorik am FBH: Passgenaue Lösungen vom Chip bis zum System

Moderne Sensorsysteme erfassen ihre Umgebung schnell, präzise und zuverlässig. Wir entwickeln dafür maßgeschneiderte Bauelemente, Schaltungen, Module und Systeme auf Basis von III/V-Halbleitern. Dabei verbinden wir unsere Kompetenzen aus Photonik, Hochfrequenzelektronik und Quantentechnologien mit Mikrointegration, Aufbau- und Verbindungstechnik, Messtechnik sowie Softwareentwicklung.

Die technologische Leistungsfähigkeit reicht vom Halbleiterchip über das Packaging und die Miniaturisierung bis zum einsatzfähigen Prototyp. Dank der institutseigenen III/V-Technologie lassen sich Lichtquellen, Detektoren und elektronische Komponenten für einen breiten Wellenlängen- und Frequenzbereich gezielt auf die jeweilige Anwendung abstimmen. 4.000 Quadratmeter exzellent ausgestattete Reinraum- und Laborflächen, industrietaugliche Prozesslinien und umfassende Mess- und Charakterisierungsverfahren liefern die Grundlage für reproduzierbare Entwicklungen und anwendungsorientierte Lösungen. Damit lassen sich unter anderem Entfernungen, Bewegungen und Materialeigenschaften berührungslos erfassen, chemische Stoffe identifizieren oder Zeit, Frequenz und magnetische Felder präzise messen. Auch bei der Navigation autonomer Systeme spielen sie eine wichtige Rolle.

Wir entwickeln leistungsfähigen Lösungen für Radar- und Terahertz-Systeme, LiDAR und optische Entfernungsmessung, spektroskopische Analytik sowie hochpräzise Quantensensorik. Gemeinsam mit Unternehmen und Forschungspartnern überführen wir wissenschaftliche Erkenntnisse und Ergebnisse in kompakte und robuste Sensorsysteme. Je nach Bedarf unterstützen unsere Fachleute einzelne Entwicklungsschritte oder begleiten den gesamten Prozess – von der Machbarkeitsstudie über Chip und Modul bis zum vollständigen Messsystem.

Applikationsbeispiele

THz-Linienscanner

Wir haben einen weltweit einzigartigen Terahertz-Linienscanner für industrielle Anwendungen entwickelt. Sein Detektorkopf basiert vollständig auf monolithisch integrierten THz-Detektoren. Der Scanner lässt sich effizient und kostengünstig auf größere Scan-Linienlängen skalieren.

Raman-Sensorsysteme

Unsere tragbaren Raman-Sensorsysteme basieren auf der Shifted Excitation Raman Difference Spectroscopy (SERDS) und werden u. a. erfolgreich zur Bodenanalyse und Analytik von festen und flüssigen Stoffen eingesetzt.

Quantenmagnetometer

Für besonders präzise Messungen entwickeln wir portable, optisch gepumpte Magnetometer für die Magnetomyografie. Mit der nicht-invasiven Methode lassen sich menschliche Muskelaktivitäten messen - bald sogar im Weltraum.

Radarsysteme

Das neuartige modulare MIMO-Millimeterwellen-Radarsystem für hochauflösende Bildgebung und Sensorik in Raumfahrtanwendungen arbeitet bei 95 GHz und eignet sich sowohl für klassische Radaraufgaben als auch für Imaging-Anwendungen.

LiDAR-Lasermodule

Wir entwickeln kompakte Plug-and-Play-Lösungen für LiDAR-Anwendungen. Dafür kombinieren wir wellenlängenstabilisierte Nanosekunden-Pulsdiodenlaser mit maßgeschneiderten Hochpulsstromtreibern – für Fluoreszenzspektroskopie, Medizin und mobile LiDAR-Systeme, etwa beim autonomen Fahren und in der 3D-Objekterkennung.

Module für Atomuhren

Wir entwickeln kompakte photonische Module für hochpräzise optische Atomuhren - wie diese mikrointegrierte Lichtsteuereinheit bei 461 nm. Dafür integrieren wir Laserquellen sowie Komponenten zur Steuerung und Verteilung des Lichts auf kleinstem Raum. Die robusten Systeme eignen sich für mobile Anwendungen und den Einsatz im Weltraum.

Quantenlicht-Module

Wir entwickeln kompakte Quantenlichtmodule für neuartige Bildgebungs- und Sensorverfahren. Dafür erzeugen und nutzen wir verschränkte Photonenpaare. Unsere Module ermöglichen unter anderem hyperspektrale Bildgebung und Quanten-OCT – beispielsweise für die medizinische Diagnostik und die Analyse von Gewebe sowie für Anwendungen in der Umwelt- und Materialanalytik.

Radar und Terahertz-Sensorik

Radar- und Terahertz-Systeme erfassen Entfernungen, Bewegungen und Materialeigenschaften berührungslos. Wir entwickeln dafür Hochfrequenzschaltungen, Detektoren und skalierbare MIMO-Systeme mit hoher räumlicher Auflösung. Anwendungen liegen unter anderem in Industrie, Medizin, Mobilität, Sicherheit und zerstörungsfreier Prüfung.

LiDAR und optische Entfernungsmessung

LiDAR-Systeme benötigen kurze, leistungsstarke Laserpulse und eine präzise abgestimmte Treiberelektronik. Wir verbinden maßgeschneiderte Diodenlaser und Hochgeschwindigkeitstreiber in kompakten Modulen. Sie eignen sich für Navigation, Kartierung, Robotik, autonome Systeme sowie Umwelt- und Atmosphärenmessungen.

Spektroskopie und Analytik

Mit spektroskopischen Verfahren lassen sich Stoffe schnell und zerstörungsfrei identifizieren. Wir entwickeln schmalbandige und wellenlängenstabilisierte Diodenlaser sowie Zweiwellenlängen-Diodenlaser für die Raman-, Fluoreszenz- und Absorptionsspektroskopie. Diese Strahlquellen integrieren wir in komplette, portable Systemlösungen, die auch Messungen außerhalb des Labors ermöglichen. Die Anwendungen liegen unter anderem in Medizin, Landwirtschaft, Umweltanalytik und industrieller Prozesskontrolle.

Hochpräzise Quantensensorik

Quantensensoren erschließen besonders präzise Messungen von Zeit, Frequenz, Bewegung sowie elektrischen und magnetischen Feldern. Wir entwickeln dafür miniaturisierte Laser-, Spektroskopie- und Sensorsysteme. Mögliche Anwendungen reichen von Navigation und Netzsynchronisation bis zur Erfassung biomagnetischer Signale.