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Optische Chips realisieren

19.10.2020 - Internationales Doktorandennetzwerk Teraoptics erhält vier Millionen Euro von der EU.

Sie können Licht erzeugen, detektieren, modulieren und speichern, um hoch­frequente Tera­hertz­strahlung zu empfangen und zu verarbeiten – theoretisch. Noch sind lediglich einzelne Bestand­teile optischer Chips entwickelt. Bis zu voll­ständigen Schalt­kreisen auf Photonen-Basis sind noch einige Heraus­forderungen zu meistern. Diesen stellt sich nun das inter­nationale Doktoranden­netzwerk Teraoptics. Die EU fördert das Projekt bis 2024 mit vier Millionen Euro.

Licht lässt sich durch spezielle Technik in hoch­frequente Tera­hertz­strahlung zwischen 0,3 und 10 THz umwandeln. „Diese Techno­logie ist viel­ver­sprechend, zum Beispiel für künftige Mobil­funk­netze, Sicher­heits­technik oder für die Raum­fahrt“, erklärt Andreas Stöhr vom Zentrum für Halb­leiter­technik und Opto­elektronik der Uni Duisburg-Essen, der das Netzwerk koordiniert. Doktoranden von Univer­sitäten und Forschungs­einrich­tungen weltweit sowie von mehreren europä­ischen Industrie­unter­nehmen erforschen in 15 Teil­projekten unter­schied­liche Aspekte der Techno­logie.

Ziel ist es, optisch integrierte Halb­leiter­chips zu entwickeln, die anstelle von Elektronen mit Photonen arbeiten. Dadurch ließen sich Terahertz-Signale effi­zienter erzeugen und präziser verarbeiten – ein funda­mentaler Vorteil beispiels­weise für die Material­analyse oder die Über­tragung höchster Daten­raten per Funk. „Bisher entwickelte optische Systeme sind aber in der Regel zu komplex und letztlich auch zu teurer“, fasst Stöhr die Ausgangs­lage zusammen.

Eine der größten Heraus­forderungen ist der Aufbau aus verschiedenen Material­systemen, denn im Gegensatz zu komplett silizium­basierten elektro­nischen Chips brauchen die Bestand­teile der optischen Techno­logie verschiedene Träger­materialien – und müssen dennoch in einem integrierten System funktio­nieren. Forschungs­bedarf besteht daher auch beim Design der Chips, ihrer Mikro­struktu­rierung sowie bei der Aufbau- und Verbindungs­technik. „Voraus­setzung für möglichst viele innovative Lösungen ist die Möglich­keit, ein optisches System zu miniatu­ri­sieren und günstig herzus­tellen“, so der Koordinator.

UDE / RK

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