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 Pepper, der neue Kollege im Altenheim
17.08.2017 | Universität Siegen

nachricht Komfortable Software für die Genomanalyse
16.08.2017 | Technische Hochschule Mittelhessen

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Informationstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Mit Barcodes der Zellentwicklung auf der Spur

Darüber, wie sich Blutzellen entwickeln, existieren verschiedene Auffassungen – sie basieren jedoch fast ausschließlich auf Experimenten, die lediglich Momentaufnahmen widerspiegeln. Wissenschaftler des Deutschen Krebsforschungszentrums stellen nun im Fachjournal Nature eine neue Technik vor, mit der sich das Geschehen dynamisch erfassen lässt: Mithilfe eines „Zufallsgenerators“ versehen sie Blutstammzellen mit genetischen Barcodes und können so verfolgen, welche Zelltypen aus der Stammzelle hervorgehen. Diese Technik erlaubt künftig völlig neue Einblicke in die Entwicklung unterschiedlicher Gewebe sowie in die Krebsentstehung.

Wie entsteht die Vielzahl verschiedener Zelltypen im Blut? Diese Frage beschäftigt Wissenschaftler schon lange. Nach der klassischen Vorstellung fächern sich...

Im Focus: Fizzy soda water could be key to clean manufacture of flat wonder material: Graphene

Whether you call it effervescent, fizzy, or sparkling, carbonated water is making a comeback as a beverage. Aside from quenching thirst, researchers at the University of Illinois at Urbana-Champaign have discovered a new use for these "bubbly" concoctions that will have major impact on the manufacturer of the world's thinnest, flattest, and one most useful materials -- graphene.

As graphene's popularity grows as an advanced "wonder" material, the speed and quality at which it can be manufactured will be paramount. With that in mind,...

Im Focus: Forscher entwickeln maisförmigen Arzneimittel-Transporter zum Inhalieren

Er sieht aus wie ein Maiskolben, ist winzig wie ein Bakterium und kann einen Wirkstoff direkt in die Lungenzellen liefern: Das zylinderförmige Vehikel für Arzneistoffe, das Pharmazeuten der Universität des Saarlandes entwickelt haben, kann inhaliert werden. Professor Marc Schneider und sein Team machen sich dabei die körpereigene Abwehr zunutze: Makrophagen, die Fresszellen des Immunsystems, fressen den gesundheitlich unbedenklichen „Nano-Mais“ und setzen dabei den in ihm enthaltenen Wirkstoff frei. Bei ihrer Forschung arbeiteten die Pharmazeuten mit Forschern der Medizinischen Fakultät der Saar-Uni, des Leibniz-Instituts für Neue Materialien und der Universität Marburg zusammen Ihre Forschungsergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift Advanced Healthcare Materials. DOI: 10.1002/adhm.201700478

Ein Medikament wirkt nur, wenn es dort ankommt, wo es wirken soll. Wird ein Mittel inhaliert, muss der Wirkstoff in der Lunge zuerst die Hindernisse...

Im Focus: Exotische Quantenzustände: Physiker erzeugen erstmals optische „Töpfe" für ein Super-Photon

Physikern der Universität Bonn ist es gelungen, optische Mulden und komplexere Muster zu erzeugen, in die das Licht eines Bose-Einstein-Kondensates fließt. Die Herstellung solch sehr verlustarmer Strukturen für Licht ist eine Voraussetzung für komplexe Schaltkreise für Licht, beispielsweise für die Quanteninformationsverarbeitung einer neuen Computergeneration. Die Wissenschaftler stellen nun ihre Ergebnisse im Fachjournal „Nature Photonics“ vor.

Lichtteilchen (Photonen) kommen als winzige, unteilbare Portionen vor. Viele Tausend dieser Licht-Portionen lassen sich zu einem einzigen Super-Photon...

Im Focus: Exotic quantum states made from light: Physicists create optical “wells” for a super-photon

Physicists at the University of Bonn have managed to create optical hollows and more complex patterns into which the light of a Bose-Einstein condensate flows. The creation of such highly low-loss structures for light is a prerequisite for complex light circuits, such as for quantum information processing for a new generation of computers. The researchers are now presenting their results in the journal Nature Photonics.

Light particles (photons) occur as tiny, indivisible portions. Many thousands of these light portions can be merged to form a single super-photon if they are...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Einblicke ins menschliche Denken

17.08.2017 | Veranstaltungen

Eröffnung der INC.worX-Erlebniswelt während der Technologie- und Innovationsmanagement-Tagung 2017

16.08.2017 | Veranstaltungen

Sensibilisierungskampagne zu Pilzinfektionen

15.08.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Scharfe Röntgenblitze aus dem Atomkern

17.08.2017 | Physik Astronomie

Fake News finden und bekämpfen

17.08.2017 | Interdisziplinäre Forschung

Effizienz steigern, Kosten senken!

17.08.2017 | Messenachrichten