17/11/2011 - Nanofotografie wird bei der Datenübermittlung angewendet

Menéame

Ein Team von Forschern an der Stanford Engineering School in den USA hat eine ultraschnelle Lichtdiode (LED) in Nanoskalen entwickelt, die weniger Energie verbraucht als die heutigen Lasersysteme und in der Lage ist, Daten mit 10 Milliarden Bits pro Sekunde zu übertragen. Die Forscher behaupten, dass dieser Fortschritt einen großen Schritt nach vorn hin zu einer ultraschnellen, praktischen und verbrauchsarmen Datenübermittlung darstellt.

Jelena Vuckovic, Professorin für Elektrotechnik, hat neben dem Studenten Gary Shambat das neue Gerät in einem Artikel in der Zeitschrift "Nature Communications" beschrieben.

Vuckovic hatte bereits Anfang dieses Jahres einen ebenso effizienten und schnellen Nano-Laser entwickelt, aber mit dem Nachteil, dass er nur bei Temperaturen von etwa 190 Grad Celsius unter Null betrieben werden konnte, was für den kommerziellen Gebrauch unpraktisch war. Das neue Gerät funktioniert jedoch bei Raumtemperatur und kann somit einen wichtigen Schritt in Richtung der Prozessoren der neuen Generation bedeuten.

Zunehmender Energiebedarf

"Low-Power-Lichtquellen mit elektrischer Steuerung sind für optische Systeme der neuen optischen Generation und die steigenden Energiebedarf der Computerindustrie von entscheidender Bedeutung," so Vuckovic.

Die neue LED ist eine spezielle Art von Diode, die Licht mehr oder weniger auf eine einzige Wellenlänge sendet, ähnlich wie ein Laser. "Traditionell haben Ingenieure gedacht, dass nur der Laser mit hoher Datengeschwindigkeit und niedrigem Verbrauch kommunizieren kann," erklärt Shambat, "aber unsere Nanophotonik kann die gleichen Aufgaben erfüllen wie ein Laser mit weniger Energie."

In das Herz des neuen Geräts haben Ingenieure kleine indische Arsenidinseln eingeführt, die, wenn sie mit Elektrizität angeregt werden, Licht erzeugen. Diese Inseln sind von Photonenglas umgeben - eine Reihe kleiner Löcher, die auf einem Halbleiter graviert sind. Das Photonenglas dient als Spiegel, der das Licht in die Mitte des Gerätes prallt, es in der LED konditioniert und es auf eine einzigartige Frequenz klingt. Laut Vuckovic ist es "ohne die Nanophotonen - die Quantenpunkte und das Photonenglas - unmöglich, eine effiziente LED zu produzieren."

Die vorhandenen Geräte sind in Wirklichkeit zwei, ein Laser und ein externer Modulator. Sie brauchen beide elektrische Energie. Die Diode von Vuckovic kombiniert jedoch Lichtemissionen und Modulationsfunktionen in einem einzigen Gerät, was den Energieverbrauch drastisch reduziert.

"Unser Gerät ist zwischen 2000 und 4.000 mal effizienter als die besten Geräte heute," schließt Vuckovic.

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