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 Textilherstellung für Weltraumantennen startet in die Industrialisierungsphase
28.05.2020 | Fraunhofer-Institut für Silicatforschung ISC

nachricht 3D-Gebärdensprach-Avatar als Sprachassistent zur automatisierten Gebärdenübersetzung
28.05.2020 | Universität Augsburg

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Informationstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Neuartiges Covid-19-Schnelltestverfahren auf Basis innovativer DNA-Polymerasen entwickelt

Eine Forschungskooperation der Universität Konstanz unter Federführung von Professor Dr. Christof Hauck (Fachbereich Biologie) mit Beteiligung des Klinikum Konstanz, eines Konstanzer Diagnostiklabors und des Konstanzer Unternehmens myPOLS Biotec, einer Ausgründung aus der Arbeitsgruppe für Organische Chemie / Zelluläre Chemie der Universität Konstanz, hat ein neuartiges Covid-19-Schnelltestverfahren entwickelt. Dieser Test ermöglicht es, Ergebnisse in der Hälfte der Zeit zu ermitteln – im Vergleich zur klassischen Polymerase-Ketten-Reaktion (PCR).

Die frühe Identifikation von Patienten, die mit dem neuartigen Coronavirus (SARS-CoV-2) infiziert sind, ist zentrale Voraussetzung bei der globalen Bewältigung...

Im Focus: Textilherstellung für Weltraumantennen startet in die Industrialisierungsphase

Im Rahmen des EU-Projekts LEA (Large European Antenna) hat das Fraunhofer-Anwendungszentrum für Textile Faserkeramiken TFK in Münchberg gemeinsam mit den Unternehmen HPS GmbH und Iprotex GmbH & Co. KG ein reflektierendes Metallnetz für Weltraumantennen entwickelt, das ab August 2020 in die Produktion gehen wird.

Beim Stichwort Raumfahrt werden zunächst Assoziationen zu Forschungen auf Mond und Mars sowie zur Beobachtung ferner Galaxien geweckt. Für unseren Alltag sind...

Im Focus: Biotechnologie: Enzym setzt durch Licht neuartige Reaktion in Gang

In lebenden Zellen treiben Enzyme biochemische Stoffwechselprozesse an. Auch in der Biotechnologie sind sie als Katalysatoren gefragt, um zum Beispiel chemische Produkte wie Arzneimittel herzustellen. Forscher haben nun ein Enzym identifiziert, das durch die Beleuchtung mit blauem Licht katalytisch aktiv wird und eine Reaktion in Gang setzt, die in der Enzymatik bisher unbekannt war. Die Studie ist in „Nature Communications“ erschienen.

Enzyme – in jeder lebenden Zelle sind sie die zentralen Antreiber für biochemische Stoffwechselprozesse und machen dort Reaktionen möglich. Genau diese...

Im Focus: Biotechnology: Triggered by light, a novel way to switch on an enzyme

In living cells, enzymes drive biochemical metabolic processes enabling reactions to take place efficiently. It is this very ability which allows them to be used as catalysts in biotechnology, for example to create chemical products such as pharmaceutics. Researchers now identified an enzyme that, when illuminated with blue light, becomes catalytically active and initiates a reaction that was previously unknown in enzymatics. The study was published in "Nature Communications".

Enzymes: they are the central drivers for biochemical metabolic processes in every living cell, enabling reactions to take place efficiently. It is this very...

Im Focus: Innovative Sensornetze aus Satelliten

In Würzburg werden vier Kleinst-Satelliten auf ihren Start vorbereitet. Sie sollen sich in einer Formation bewegen und weltweit erstmals ihre dreidimensionale Anordnung im Orbit selbstständig kontrollieren.

Wenn ein Gegenstand wie der Planet Erde komplett ohne tote Winkel erfasst werden soll, muss man ihn aus verschiedenen Richtungen ansehen und die...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Gebäudewärme mit "grünem" Wasserstoff oder "grünem" Strom?

26.05.2020 | Veranstaltungen

Dresden Nexus Conference 2020 - Gleicher Termin, virtuelles Format, Anmeldung geöffnet

19.05.2020 | Veranstaltungen

Urban Transport Conference 2020 in digitaler Form

18.05.2020 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Ein wichtiger Schritt zum Neuromorphen Rechnen: richtungsweisende Arbeit aus Dresden

28.05.2020 | Materialwissenschaften

Wieso Radium-Monofluorid den Blick ins Universum fundamental verändern kann

28.05.2020 | Physik Astronomie

Neuartiges Covid-19-Schnelltestverfahren auf Basis innovativer DNA-Polymerasen entwickelt

28.05.2020 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics