Robert Klatt
Ein neuer optischer Chip, der nahezu das gesamte Spektrum nutzt, ermöglicht dank seines sehr hohen Q-Faktors eine Datentransferrate von 1,8 Petabit pro Sekunde. In Zukunft könnte die Technik den Strombedarf des Internets deutlich reduzieren.
Chalmers (Schweden). Wissenschaftler der Chalmers University of Technology und der Technical University of Denmark (DTU) haben einen optischen Chip entwickelt, mit dem gigantische Datenmengen in kürzester Zeit übertragen werden können. Laut der Publikation im Fachmagazin Nature Photonics ermöglicht der Chip eine Geschwindigkeit von 1,8 Petabit pro Sekunde. Ein Petabit entspricht einer Million Gigabit, was etwa das gesamte Datenvolumen des Internets ist. Um diese Geschwindigkeit mit modernen kommerziellen Lasern zu erreichen, wären mehr als 1.000 Geräte erforderlich.
Möglich ist die hohe Geschwindigkeit bei der Datenübertragung durch einen speziellen Chip, der das Licht eines einzigen Infrarotlasers in ein Regenbogenspektrum von Farben oder Frequenzen spaltet. Die einzelnen Farben können somit jeweils unterschiedliche Daten über einen Lichtwellenleiter transferieren. Normalerweise nutzt man zur optischen Datenübertragung Frequenzen, die weiter auseinanderliegen, damit es nicht zu Interferenzen kommt. Weil nun nahezu das gesamte Spektrum verwendet wird, ist die Datentransferrate deutlich höher.
Wie Victor Torres Company, Professor am Chalmers-Institut für Mikrotechnologie und Nanowissenschaften, erklärt, ist bei Siliziumnitrid-Wellenleitertechnologie ist der sogenannte Qualitätsfaktor (Q-Faktor) entscheidend. Es handelt sich dabei um eine physikalische Kenngröße, mit der sich optische Verluste messen lassen.
„Bei Chalmers verbessern wir seit etwa zehn Jahren die Siliziumnitrid-Wellenleitertechnologie. Seit 2019 sind wir eine der ganz wenigen Forschungseinrichtungen weltweit, die integrierte Mikroresonatoren mit einer optischen Qualität von über zehn Millionen herstellen kann.“
In Zukunft könnte die neue optische Technik den Strombedarf des Internets laut Leif Katsuo Oxenløwe, Leiter des Exzellenzzentrums für Fotonik auf Siliziumbasis für die optische Datenübertragung an der DTU, deutlich reduzieren.
„Sie hat das Potenzial, Hunderttausende der Laser zu ersetzen, die sich in Internet-Hubs und Rechenzentren befinden, die alle Strom verschlingen und Wärme erzeugen. Wir haben damit die Möglichkeit, zu einem Internet beizutragen, das einen kleineren CO₂-Fußabdruck hinterlässt.“
Nature Photonics, doi: 10.1038/s41566-022-01082-z