Karlsruher Forschungsteam ermöglicht Datenübertragung mit Terabit-Geschwindigkeit
Lichtwellenleiter verbindet Halbleiterchips
Einem Forschungsteam des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) ist die Entwicklung einer neuen optischen Verbindung zwischen Halbleiterchips gelungen. "Photonic Wire Bonding" soll Datenübertragungsraten im Bereich einiger Terabit pro Sekunde ermöglichen. Laut den Forschern eignet sich diese Technik für die Produktion im Industriemaßstab.
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In Zukunft könnten sich mit dieser Technik leistungsfähige Sender-Empfänger-Systeme für die optische Datenübertragung herstellen lassen, die den Energieverbrauch der weltweiten Vernetzung senken könnten. Mit photonischen Bauteilen ermögliche die Technik schnellere und energieeffizientere Kommunikationsprozesse.
Bisher konnte das Team die Grenzen von Halbleiterchips jedoch nicht optisch überbrücken. Laut Christian Koos, Professor für Photonik und Quantenelektronik (IPQ) sowie für Mikrostrukturtechnik (IMT) am KIT, besteht die größte Schwierigkeit in der präzisen Ausrichtung der Chips zueinander, damit ein Lichtwellenleiter in den anderen trifft.
Das Team des Professors entschied sich daher, die Chips zunächst zu fixieren und einen Lichtwellenleiter auf Polymerbasis dann in genau passender Form zu strukturieren. Um den Verlauf der Verbindung an die Position und die Orientierung der Chips anzupassen, erarbeiteten die Karlsruher Wissenschaftler ein Verfahren zur dreidimensionalen Strukturierung des Lichtwellenleiters. Sie nutzen dabei die sogenannte Zwei-Photonen-Polymerisation, die eine hohe Auflösung ermöglicht. Ein Femtosekundenlaser schreibt dabei die Freiformwellenleiterstruktur direkt in ein Polymer, das sich auf der Oberfläche der Chips befindet.
Prototypen der „Photonic Wire Bonds“ wiesen im Bereich der infraroten Telekommunikationswellenlängen um 1,55 Mikrometer äußerst geringe Verluste und eine große Übertragungsbandbreite auf. In ersten Experimenten erreichten die Forscher nach eigenen Angaben bereits Datenübertragungsraten von mehr als 5 TBit/s. Da sich die hochpräzise Ausrichtung der Chips bei der Herstellung erübrigt, eigne sich das Verfahren für die automatisierte Produktion in hohen Stückzahlen. Die KIT-Forscher wollen die Technik nun zusammen mit Partnerfirmen in die industrielle Anwendung bringen.
Weitere Informationen finden sich unter www.kit.edu/index.php.
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