Interview mit Norbert Keil, Head of Hybrid PICs Group beim Fraunhofer-Institut für Nachrichtentechnik, Heinrich Hertz-Institut HHI

Interview mit Norbert Keil - Projektkoordinator PolyPhotonics Berlin

„Zentrales Ziel für die Zukunft ist, dass wir die innovativen Produkte hier in der Region auch produzieren und für die Kunden eine fertige Lösung anbieten.” - Norbert Keil im optiMST-Interview über die Entstehungsgeschichte der hybrid-optischen Technologieplattform PolyBoard und künftige Chancen für die Region.

optiMST: Herr Keil, Sie sind im Hauptberuf Head of Hybrid PICs Group beim Fraunhofer Heinrich-Hertz-Institut HHI und einer der Koordinatoren des Wachstumskerns „PolyPhotonics Berlin” der BMBF Innovationsinitiative „Unternehmen Region”.
Was sind die Ziele und Aufgaben des Projektes?

Die Digitalisierung unseres Alltags und die enormen Steigerungsraten bei der Datenübertragung im Internet erfordern eine ständige Weiterentwicklung der technischen Infrastruktur. Glasfaser spielt dabei eine zentrale Rolle, da der aktuelle und zukünftige Datenverkehr mit herkömmlichen Technologien nicht mehr zu bewältigen ist.

Neben der Leistungsfähigkeit spielen die Kosten für solche Bauteile eine erhebliche Rolle, damit auch in Zukunft verschiedenste Anwendungen für die breite Masse zur Verfügung gestellt werden können. Die Technologieplattform des PolyPhotonics Berlin ist den etablierten Lösungsansätzen in vielerlei Hinsicht überlegen. Der hybrid-optische Baukasten ermöglicht die Herstellung von äußerst komplexen und kompakten integrierten Funktionskomponenten für Anwendungen in der Tele- und Datenkommunikation, der Sensorik und der Analytik. Für jede Anwendung kann das passende Material zur Verfügung gestellt werden.

optiMST: Wie funktioniert die Technologie und wo liegen die zentralen Vorteile für den Markt?

Der Kern ist ein Chip aus Polymermaterial, der Elemente wie Glasfaser, Fotodioden etc. aufnehmen kann. Ein wesentlicher Clou ist das Baukastensystem, das uns ermöglicht, für jeden Anwendungsfall das optimale Material auszuwählen. Die Assemblierung, also der Zusammenbau der Komponenten und die anschließende Verpackung der Chips, verursachen etwa 70-80% der Kosten. Mit unserem universellen Baukastensystem können wir dies für eine Vielzahl von Anwendungen sehr flexibel und schnell realisieren.

Die zentralen Vorteile sind neben den geringen Kosten und der geringen Größe die maschinelle und automatisierte Herstellung in großen Stückzahlen. Die Flexibilität des Baukastens ermöglicht uns eine hohe Kunden- und Aufgabenorientierung bei gleichbleibender Präzision. Der Baukasten ist schnell an neue Anforderungen anpassbar und damit sehr markt- und zukunftsfähig, da sich die Aufgaben sehr schnell ändern können.

optiMST: Wie ist das Projekt entstanden und wie wurde es gefördert?

Das Projekt hat seinen Ursprung vor etwa 15 Jahren, als erste Ideen ausprobiert wurden. Damals war das Land Berlin der Vorreiter und förderte die ersten Schritte aus dem Zukunftsfonds. Im Laufe der Jahre und weiterer Projekte förderte nicht nur das Land Berlin, sondern auch das BMBF und die EU die Thematik.

Das aktuelle Förderprojekt ist der Wachstumskern „PolyPhotonics Berlin” im Rahmen der BMBF Innovationsinitiative „Unternehmen Region”. Es ist toll, das Thema so gut gefördert zu bekommen. Im Mittelpunkt standen keine Vorgaben des Ministeriums, sondern die Frage, welche Probleme wir lösen wollen.

Das Projekt PolyPhotonics hat aber noch weitere positive Auswirkung auf die Forschung in Berlin gehabt. Es war die Basis für vier große europäische Forschungsprojekte des Fraunhofer Heinrich-Hertz-Instituts, durch die Berlin auch international zum Beispiel im Bereich der Quantentechnologien eine wichtige Rolle spielt.

optiMST: Das Projekt hat in letzter Zeit an einigen Veranstaltungen teilgenommen - auf welchen Events waren Sie in diesem Jahr und welche Eindrücke haben Sie mitgenommen?

Die Teilnahme an Fachevents ist für uns sehr wichtig, um das Projekt der Branche vorzustellen, Feedback zu bekommen und neue Partner zu finden. Wir müssen und wollen unsere Entwicklungen und Erfolge natürlich regelmäßig kommunizieren. In diesem Jahr waren wir zum Beispiel in Kalifornien auf der Photonics West und der OFC, in Japan auf der OPIE’18, auf der ECOC in Rom und natürlich auf den Photonic Days hier in Berlin.

Die ECOC ist die große europäische Messe für Datenkommunikation, auf der wir regelmäßig mit dem Gemeinschaftsstand von Berlin Partner teilnehmen. In diesem Jahr haben wir in Rom zusammen mit Berlin Partner einen Workshop veranstaltet, der ein großer Erfolg war und die internationale Community mit einbezogen hat.

optiMST: Wie soll sich das Projekt weiter entwickeln und welche Chancen können sich für den Standort Berlin-Brandenburg ergeben?

Mit insgesamt 14 Partnern aus Industrie und Wissenschaft gibt es bereits einige Profiteure in der Region. Wir waren selbst erstaunt, dass das gesamte benötigte Know-how in der Region vorhanden ist. Das Projekt bildet mit Akteuren aus Berlin-Brandenburg die gesamte Wertschöpfungskette ab.

Zentrales Ziel für die Zukunft ist, dass wir die innovativen Produkte hier in der Region auch produzieren und für die Kunden eine fertige Lösung anbieten. Die Partner des Projektes sind zumindest aus technischer Sicht dazu in der Lage. Wir können schon jetzt die Chips mit Auflagen in Millionenhöhe produzieren und wollen für eine weitere Entwicklung entlang der Wertschöpfungskette eine automatisierte Montage bereitstellen. Unsere Partner werden hier zwar weiter investieren müssen, aber eine erste kleinere Produktion im Jahre 2020 ist durchaus realistisch.

Selbstverständlich müssen wir auch weiter forschen, um die Technologie weiter zu entwickeln und neue Branchen zu erschließen. Beispiele sind das Thema Life Science und die Medizintechnik, bei der wir mit der Charité zusammenarbeiten. Bei diesen Themen spielen geringe Kosten ebenfalls eine große Rolle, da es sich hier in der Regel um Einmal-Produkte handelt.

Wir werden einen Verein gründen, der die Verwertung der Entwicklungen übernimmt und mit dem alle Beteiligten die Lösungen gemeinsam vermarkten können.  

Dennoch wollen wir weiter wachsen und sehr gerne weitere Partner integrieren. Wir arbeiten bereits an der Formulierung eines Nachfolgeprojektes und ich möchte hiermit alle Interessierten einladen, mit uns Kontakt aufzunehmen.

Das Interview führte Markus Wabersky.

Kurzbeschreibung des Projektes PolyPhotonics Berlin

Innerhalb des Wachstumskerns „PolyPhotonics Berlin” der BMBF Innovations¬initiative „Unternehmen Region” haben sich elf regionale Unternehmen und drei Forschungseinrichtungen zusammengefunden. In diesem Verbund sind die Partner erstmals in der Lage, umfassende Lösungen im Anwendungsfeld optischer Komponenten auf Polymerbasis zu realisieren, die in dieser Form bisher weltweit noch nicht verfügbar sind. Zielstellung ist die Entwicklung von innovativen Materialien und Verfahren zur Herstellung und Montage von photonischen Bauelementen, die vielfältig eingesetzt werden können.

Die Technologieplattform PolyBoard des Wachstumskerns „PolyPhotonics Berlin” stellt einen hybrid-optischen Baukasten dar, mit dem optische Basiselemente zu komplexen, modular und flexibel aufbaubaren und äußerst kompakten Funktionskomponenten integriert werden können (Hybridintegration). Den Kern dieser Plattform bildet ein Chip mit Wellenleitern aus Polymermaterial, der weitere passive Elemente wie Glasfasern, Dünnschichtfilter oder Mikrooptiken sowie aktive Bauelemente wie Fotodioden oder Laserchips aufnehmen kann. Diese werden mittels automatisierter Assemblierungstechnologie flexibel und in allerkürzester Zeit mit dem Wellenleiterchip verbunden.

Der Verbund aus elf regionalen Unternehmen und drei Forschungseinrichtungen entwickelt Demonstratoren für drei unterschiedliche Anwendungsgebiete: Kostengünstige Sende- und Empfängerchips (Transceiver) für den Telecom/Datacom-Markt, abstimmbare Laserquellen bei 1064 nm und 785 nm für die Analytik-Branche sowie miniaturisierte Ausleseeinheiten (Interrogator) für die Glasfaser-Sensorik.

Mit der PolyPhotonics-Berlin-Technologieplattform PolyBoard entsteht, neben den etablierten Plattformen auf Halbleiter- oder Glasbasis, eine neue Technologie auf dem Weltmarkt, die den etablierten Lösungsansätzen in vielerlei Hinsicht überlegen ist. Die unternehmerische Vision des Bündnisses ist, die weltweit führende Position in der Integrationstechnologie auf Polymerbasis zu über¬nehmen und darüber hinaus diese Plattform auch für andere Technologieplatt¬formen zu öffnen und zur Verfügung zu stellen, um dadurch neue Anwendung¬sfelder, zum Beispiel in der Medizin- oder Umwelttechnik, zu erschließen.

VITA

Norbert Keil (58) hat an der Technischen Universität Berlin Nachrichtentechnik studiert und leitet am Fraunhofer HHI die Arbeitsgruppe Hybrid PICs, in der eine Vielzahl nationaler und internationaler F&E-Projekte koordiniert werden. Er hält 20 Patente und hat weit über 200 wissenschaftliche Aufsätze und Publikationen veröffentlicht.

Fotocopyright: Fraunhofer HHI

KONTAKT

Norbert Keil
Head of Hybrid PICs Group
Deputy Head Photonic Components Department

Fraunhofer Heinrich-Hertz-Institut HHI
Photonic Components Department
Einsteinufer 37
10587 Berlin
Tel.: +49 30 31002 590
E-Mail: norbert.keil@hhi.fraunhofer.de

www.hhi.fraunhofer.de