Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Per Infrarot ins Wohnzimmer: Walter Schottky Institut entwickelt universell einsetzbaren Laser

26.07.2001


Für die Informationsgesellschaft ist der schnelle Austausch von stetig wachsenden Datenmengen zu einem elementaren Bedürfnis geworden. Jeder, der zu Hause vor seinem Rechner sitzt und per Internet eine beliebige Seite in der Welt anklickt, möchte nicht lange warten, um die gebotenen Inhalte zu sehen. Während auf längeren Strecken die Datenpakete zügig über optische Glasfaserverbindungen laufen, gleicht die Abzweigung zum Endanwender immer noch einem Umstieg vom Überschalljet in ein Leichtflugzeug. Hier quälen sich die Informationen meist über antiquierte Kupferkabel und benötigen zudem spezielle Konverter, die aus den optischen Impulsen elektrische Signale formen.

Eine direkte Anbindung des Endanwenders an den optischen Datenhighway erschien bislang nicht möglich, da die massenhafte Verbreitung entsprechender Lasersysteme als viel zu teuer galt. Mit einem am Walter Schottky Institut (WSI) der TU München in Garching entwickelten neuartigen Halbleiterlaser könnte sich das jedoch bald ändern. Diese spezielle Ausführungsform emittiert das Laserlicht nicht über die Spaltkanten des Chips, sondern senkrecht zur Waferebene. Mit diesen "Vertical-cavity surface-emitting laser" (VCSEL) genannten Lasern ist eine drastische Senkung der Herstellungskosten verbunden. Die Bauelemente können in hoher Packungsdichte auf einer Halbleiterscheibe hergestellt und ohne Vereinzelung vorab getestet werden.

Hinzu kommt der Wegfall optischer Korrekturglieder bei der Einkopplung in Glasfasern sowie ihr geringer Energieverbrauch bei gleichzeitig hohen Wirkungsgraden. Obwohl VCSEL bereits seit Längerem kommerziell verfügbar sind und unter den Halbleiterlasern - die am meisten verbreitete Laserform - eine dominierende Stellung einnehmen, sind die bisherigen Bauelemente nur eingeschränkt tauglich. Bei ihnen beträgt die Emissionswellenlänge 850 nm, die Übertragungsdistanzen sind auf einige hundert Meter begrenzt.

Bei den am WSI entwickelten Lasern handelt es sich dagegen um Laser mit Emissionswellenlängen um 1.55 µm, exakt die Wellenlänge, die in den optischen Glasfasernetzen Verwendung findet. Sie weisen hier ein Dämpfungsminimum auf, Distanzen von bis zu 100 km sind ohne zusätzliche Verstärkerstufen überbrückbar. Es verwundert daher nicht, dass das enorme Einsatzpotential derartiger Sendeelemente zwar in den letzten Jahren zu intensiver weltweiter Forschungstätigkeit führte. Die technologischen Schwierigkeiten erschienen jedoch im Gegensatz zu den kurzwelligen Lasern extrem hoch, und die Forschungsergebnisse waren weit von verwertbaren Bauelementen entfernt.

Nach Aussagen der Garchinger Wissenschaftler um Prof. Markus-Christian Amann (Lehrstuhl für Halbleitertechnologie) lag das Hauptproblem bislang in einer zu großen Erwärmung der Laser, welche die geforderte Ausgangsleistung selbst bei niedrigen Temperaturen verhinderte. Der Durchbruch gelang den Forschern am WSI unter anderem durch den Einsatz spezieller Halbleiterstrukturen, die zum Teil gezielt quantenmechanische Effekte nutzen. Außerdem durch eine neuartige Bauform, die die Erwärmung drastisch reduziert und Laserkenndaten ermöglicht, die erstmals anwendungstauglich sind und teilweise um Größenordnungen über denen anderweitig verfolgter Konzepte liegen.

Obwohl die optische Telekommunikation über Glasfasern für diese neuen Laser das mit Abstand größte Marktpotential bietet, könnten nach Ansicht der Garchinger Wissenschaftler in naher Zukunft langwellige VCSEL in vielen anderen Bereichen als Schlüsselkomponenten dienen. Als Beispiele nennen sie hier optische Verbindungen zwischen den einzelnen Komponenten eines Computers. Der Datenaustausch würde so wesentlich beschleunigt. Die extrem kleinen Versorgungsspannungen des am WSI demonstrierten VCSEL seien mit der angepeilten Senkung des Leistungskonsums zukünftiger Chipgenerationen am ehesten vereinbar. Zudem biete die größere Wellenlänge einen besseren Schutz der Augen. Als weiteren wichtigen Punkt sehen die Entwickler Anwendungen im Bereich der Gassensorik, da viele Spurengase Resonanzlinien im entsprechenden Wellenlängenbereich haben. Die Existenz preisgünstiger optischer Nachweissysteme sei ein wesentlicher Faktor in der immer wichtiger werdenden Umweltanalytik.

Kontakt:

Dr. Markus Ortsiefer
Lehrstuhl für Halbleitertechnologie
Walter Schottky Institut
Tel. 089-289-12788
Fax 089-320-6620
E-Mail: ortsiefer@wsi.tu-muenchen.de

Dieter Heinrichsen M.A. | idw

Weitere Berichte zu: Bauelement Laser VCSEL WSI

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Informationstechnologie:

nachricht Plattformübergreifende Symbiose von intelligenten Objekten im »Internet of Things« (IoT)
09.12.2016 | Fraunhofer-Institut für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung IOSB

nachricht Von Fußgängern und Fahrzeugen: Uni Ulm und DLR sammeln gemeinsam Daten für das automatisierte Fahren
09.12.2016 | Universität Ulm

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Informationstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Elektronenautobahn im Kristall

Physiker der Universität Würzburg haben an einer bestimmten Form topologischer Isolatoren eine überraschende Entdeckung gemacht. Die Erklärung für den Effekt findet sich in der Struktur der verwendeten Materialien. Ihre Arbeit haben die Forscher jetzt in Science veröffentlicht.

Sie sind das derzeit „heißeste Eisen“ der Physik, wie die Neue Zürcher Zeitung schreibt: topologische Isolatoren. Ihre Bedeutung wurde erst vor wenigen Wochen...

Im Focus: Electron highway inside crystal

Physicists of the University of Würzburg have made an astonishing discovery in a specific type of topological insulators. The effect is due to the structure of the materials used. The researchers have now published their work in the journal Science.

Topological insulators are currently the hot topic in physics according to the newspaper Neue Zürcher Zeitung. Only a few weeks ago, their importance was...

Im Focus: Rätsel um Mott-Isolatoren gelöst

Universelles Verhalten am Mott-Metall-Isolator-Übergang aufgedeckt

Die Ursache für den 1937 von Sir Nevill Francis Mott vorhergesagten Metall-Isolator-Übergang basiert auf der gegenseitigen Abstoßung der gleichnamig geladenen...

Im Focus: Poröse kristalline Materialien: TU Graz-Forscher zeigt Methode zum gezielten Wachstum

Mikroporöse Kristalle (MOFs) bergen große Potentiale für die funktionalen Materialien der Zukunft. Paolo Falcaro von der TU Graz et al zeigen in Nature Materials, wie man MOFs gezielt im großen Maßstab wachsen lässt.

„Metal-organic frameworks“ (MOFs) genannte poröse Kristalle bestehen aus metallischen Knotenpunkten mit organischen Molekülen als Verbindungselemente. Dank...

Im Focus: Gravitationswellen als Sensor für Dunkle Materie

Die mit der Entdeckung von Gravitationswellen entstandene neue Disziplin der Gravitationswellen-Astronomie bekommt eine weitere Aufgabe: die Suche nach Dunkler Materie. Diese könnte aus einem Bose-Einstein-Kondensat sehr leichter Teilchen bestehen. Wie Rechnungen zeigen, würden Gravitationswellen gebremst, wenn sie durch derartige Dunkle Materie laufen. Dies führt zu einer Verspätung von Gravitationswellen relativ zu Licht, die bereits mit den heutigen Detektoren messbar sein sollte.

Im Universum muss es gut fünfmal mehr unsichtbare als sichtbare Materie geben. Woraus diese Dunkle Materie besteht, ist immer noch unbekannt. Die...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Firmen- und Forschungsnetzwerk Munitect tagt am IOW

08.12.2016 | Veranstaltungen

NRW Nano-Konferenz in Münster

07.12.2016 | Veranstaltungen

Wie aus reinen Daten ein verständliches Bild entsteht

05.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Hochgenaue Versuchsstände für dynamisch belastete Komponenten – Workshop zeigt Potenzial auf

09.12.2016 | Seminare Workshops

Ein Nano-Kreisverkehr für Licht

09.12.2016 | Physik Astronomie

Pflanzlicher Wirkstoff lässt Wimpern wachsen

09.12.2016 | Biowissenschaften Chemie