Terahertz-Chip für Kommunikation und Sensorik an EPFL entwickelt
Forscher der ETH Lausanne (EPFL) haben einen Chip für ultraschnelle Datenübertragung entwickelt.
Forscher der ETH Lausanne (EPFL) und der Harvard University haben einen Chip entwickelt, der elektromagnetische Impulse im Terahertz- und optischen Bereich auf demselben Gerät umwandeln kann. Ihr integriertes Design könnte die Entwicklung von Geräten für ultraschnelle Telekommunikation, Entfernungsmessung, Spektroskopie und Datenverarbeitung ermöglichen.
Die Forschungsergebnisse wurden in Nature Communications veröffentlicht, wie die ETH Lausanne am Montag mitteilte. Terahertz-Strahlung bezeichnet einen Wellenbereich im elektromagnetischen Spektrum mit Frequenzen, die höher sind als die von Mikrowellen, welche in Telekommunikationstechnologien wie WLAN verwendet werden. Die Frequenz von Terahertz-Strahlung ist aber niedriger als jene von Infrarotlicht, das in Lasern und Glasfasern zum Einsatz kommt.
Aufgrund ihrer kurzen Wellenlängen können Terahertz-Signale (THz) grosse Datenmengen sehr schnell übertragen. Bisher äusserst schwierig war aber die Verbindung von THz-Strahlung mit bestehenden optischen und Mikrowellentechnologien.
Ein Schritt näher zur Überbrückung
2023 kamen Forscher des Laboratory of Hybrid Photonics der EPFL diesem Ziel einen Schritt näher, als sie einen extrem dünnen photonischen Chip aus Lithiumniobat entwickelten, der in Verbindung mit einem Laserstrahl fein abstimmbare THz-Wellen erzeugt.
Nun hat das Team ein neuartiges Design vorgestellt, das nicht nur THz-Wellen erzeugt, sondern auch eingehende Wellen erkennt und in optische Signale umwandelt.
Diese bidirektionale Umwandlung auf einer einzigen, miniaturisierten Plattform sei ein wesentlicher Schritt zur Überbrückung der THz- und optischen Domänen und könnte die Entwicklung kompakter und energieeffizienter Geräte für Kommunikation, Sensorik, Spektroskopie und Datenverarbeitung ermöglichen, heisst es in der Medienmitteilung.
Innovatives Design
Laut dem Doktoranden und Erstautor Yazan Lampert basiert das innovative Design des Teams darauf, mikrometergrosse Strukturen, sogenannte Übertragungsleitungen, in ihren Lithium-Niobat-Photonik-Chip einzubetten. Diese Leitungen fungierten wie Funkkabel im Chipmassstab, um THz-Wellen entlang des Chips zu leiten.
Durch die Platzierung einer zweiten Struktur in der Nähe, um optische (Licht-)Wellen zu leiten verbesserten die Wissenschaftler die Wechselwirkung und Umwandlung zwischen den beiden mit minimalem Energieverlust.
