„Singender“ Laser soll Datenverarbeitung revolutionieren

Mit einem neuartigen Laser, der mit Hyperschallwellen zur Aussendung von Licht angeregt wird, wollen Forscher der Yale University die Datenverarbeitung neu erfinden. [...]

Ziel der Forschung ist es, die strombasierten Chips durch lichtbasierte zu ersetzen. (c) pixabay
Ziel der Forschung ist es, die strombasierten Chips durch lichtbasierte zu ersetzen. (c) pixabay

Noch basiert die Datenverarbeitung weitgehend auf Silizium–Chips, die allerdings keine entscheidenden Verbesserungen bei der Verarbeitungsgeschwindigkeit ermöglichen. Sie lässt sich nicht an die viel schnellere Photonik anpassen, die heute schon weitgehend über große Entfernungen genutzt wird und schnelles Internet sogar in private Haushalte bringt.

Licht soll Strom ersetzen

Ziel ist es, die strombasierten Chips durch lichtbasierte zu ersetzen. Gleichzeitig soll die existierende und dominierende Silizium–Infrastruktur weiter genutzt werden. Da liegt es nahe, Silizium-Bausteine zu entwickeln, die Laserlicht aussenden, das durch Lichtwellenleiter flitzt und so Daten überträgt. „Die Eigenschaften von Silizium machen es schwer, ihnen Laserlicht mithilfe von elektrischem Strom zu entlocken“, sagt Nils Otterstrom vom Rakich Lab der Yale University und Erstautor der Studie. Das Labor ist benannt nach Peter Rakich, der die Entwicklung leitete.

Das aktuelle Problem hat die Wissenschaft seit einem Jahrzehnt gehemmt. „Wir mussten also andere Wege finden, um Silizium–Chips Laserlicht zu entlocken“, unterstreicht Otterstrom. „In unserem Fall ist es eine Kombination aus Licht und Schallwellen.“ Die Wissenschaftler lassen Silizium also „singen“, auch wenn man es wegen der hohen Frequenz nicht hören kann.

Hohlleiter im Nanoformat

Um Licht mit Schall zu verstärken, erhielt der Laser eine spezielle Struktur, die am Rakich Lab entwickelt worden ist. „Es handelt sich im Wesentlichen um einen Hohlleiter im Nanoformat, der so gebaut ist, dass Licht und Schallwellen maximal aufeinander einwirken können“, so Rakich. „Jetzt können wir diese Technik zur Entwicklung von neuartigen Lasern nutzen, an die vor zehn Jahren noch niemand denken konnte.“

„Weil wir Silizium einsetzen, können wir eine Vielzahl von Laser-Designs realisieren, die alle spezielle Eigenschaften haben“, ergänzt Ryan Behunin, Juniorprofessor an der Northern Arizona University in Flagstaff im US-Bundesstaat Arizona, der zuvor im Rakich Lab gearbeitet hat. „Mit dieser Technik verbessert sich die Möglichkeit dramatisch, Licht in optischen Schaltkreisen auf Silizium-Basis zu kontrollieren und zu formen.“

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