Mit billigem Silizium lässt sich auch bei Bitraten weit über 100 GBit/s arbeiten
Optischer Siliziumchip aus Europa bricht Rekord
Der optische Siliziumchip eines internationalen Forscherteams unter Leitung des Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist viermal leistungsfähiger als der bisherige Rekordhalter. Mit ihm lässt sich nicht nur das Internet preiswert beschleunigen: Er verarbeitet auch mächtige Bilddatenmengen.
Die Gruppe habe "das Beste aus zwei Welten zusammengebracht – der organischen Chemie und der
Siliziumtechnologie ", erklärt Professor
http://www.ihq.uni-karlsruhe.de/staff/Professoren/staf_prof_leuthold/staf_prof_leuthold_de.php">Jürg
Leuthold vom Institut für Photonik und Quantenelektronik (IPQ) am KIT. Die Wissenschaftler
haben ein organisches Material entwickelt, das auf bislang unerreichte Weise hohe optische Qualität
mit der Fähigkeit kombiniert, Lichtsignale zu übertragen.
Das Forschungsteam um Leuthold und Freude integrierte dieses Material in die
Silizium-Chiptechnologie, sodass es sich für Geräte der optischen Telekommunikation eignet.
Leuthold: "Der Chip kann die Daten von 2,6 Millionen Telefonanrufern verarbeiten."
Für ein Experiment haben die Forscher ein optisches 170,8-GBit/s-Datensignal so umgeschrieben,
dass daraus vier Datenströme mit 42,7 GBit/s entstanden, die anschließend auf elektronischem Wege
weiter verarbeitet werden können. Weil der Chip die Daten auf optischem Wege prozessiere, so
erklärt Leuthold, "kann man die durch die Elektronik bedingten Geschwindigkeitslimits um einen
Faktor vier – und noch mehr – überschreiten".
Dies ist der erste Nachweis, dass man mit billigem Silizium bei Bitraten weit über der
Schallgrenze von 100 GBit/s arbeiten kann. Forscher auf der ganzen Welt tüfteln seit Jahren an der
Weiterentwicklung der Siliziumtechnologie. So meldete die Firma Intel erst kürzlich die erste
optische Signalverarbeitung bei 40 GBit/s.
Die Forschergruppe um Leuthold und Freude konnte diesen Rekord um den Faktor vier überbieten,
weil sie einen neuen Weg beschritten haben: Die Licht führenden Bahnen auf ihrem Siliziumchip haben
im Gegensatz zu den Licht führenden Wellenleitern der Konkurrenz einen feinen, 100 nm breiten Spalt
in der Mitte. Diesen Spalt füllten die KIT-Forscher mit einem neuartigen organischen Molekül auf,
das dem optischen Wellenleiter zu ultraschnellen Eigenschaften verholfen hat. Hierzu erhitzten die
Forscher das Material bis zur Dampfphase und legten es dann auf die Siliziumstruktur. Danach bildet
es einen homogenen festen Zustand aus. So füllen die Moleküle den Spalt komplett und gleichmäßig –
und verhindern Streuverluste. Leuthold: "Das war der Durchbruch."
Für den Karlsruher Forscher ist die Wahrscheinlichkeit groß, "dass wir auch bei höchsten
Bitraten weiterhin mit Silizium arbeiten können".
Rochus Rademacher/dp
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