Kasseler Forscherteam entwickelt Kommunikationslaser

Sie wollen das Internet schneller machen

Beschichtung auf molekularer Ebene: Der wissenschaftliche Mitarbeiter Vitali Sichkovskyi kontrolliert den Vorgang, bei dem Halbleitermaterial auf Silizium übertragen wird. Foto: Konrad

Die Datenflut im Internet wächst rasant. Um sie zu bewältigen, werden Server mit riesigen Kabelsträngen zusammengeschaltet. Eine Alternative könnte ein neuer Kommunikationslaser sein.

Lokale Rechenzentren, beispielsweise in Forschungszentren oder bei Internet-Dienstleistern, müssen die wachsende Datenflut im Internet bewältigen. Internet-Dienstleister schalten in ihren Rechenzentren dafür viele Tausend Server mit riesigen Kabelsträngen zusammen. „Die können so groß wie Fußballfelder sein“, sagt Prof. Johann Peter Reithmaier, Leiter des Fachgebiets Technische Physik am Institut für Nanostrukturtechnologie der Universität Kassel.

Er und sein Team entwickeln einen neuartigen Kommunikationslaser. Er soll preiswerter sein und viermal mehr Daten übertragen als herkömmliche, sogenannte Halbleiter-Laser. Bis Ende 2016 wollen sie mit Partnern aus Frankreich und Dänemark zwei Demonstratoren bauen, die unter anderem eine Datenmenge von bis zu 400 Gigabit pro Sekunde in einer einzigen Glasfaser übertragen.

Die derzeit in Rechenzentren eingesetzten Übertragungssysteme können maximal 100 Gigabit pro Sekunde pro Glasfaser bewältigen. „Dieses Tempo hält mit der rasant wachsenden Datenflut im Internet nicht mit“, sagt Reithmaier. Und das erhöhe die Kosten, die eingesetzte Elektronik benötige viel elektrischen Strom. Reithmaier: „Ein Rechenzentrum kann in Zukunft so viel verbrauchen wie ein halbes Atomkraftwerk.“ Außerdem erzeugen die Laser viel Wärme, müssen also aufwendig gekühlt werden. „Energiesparende Innovationen sind deshalb unabdingbar“, sagt er.

Johann Peter Reithmaier

Die Kasseler Forscher wollen die Struktur der Halbleiterlaser optimieren, ihren Energiebedarf und ihre Wärmeabstrahlung verringern und die sehr teuren Halbleitermaterialien durch das vergleichsweise preiswerte Silizium ersetzen. Auf hauchdünne Siliziumscheiben wird ein optisch aktivierbares Halbleitermaterial in mehreren Schichten hauchdünn übertragen. Molecular Bonding nennt man dieses Verfahren.

Auf dem Halbleitermaterial können sogenannte Quantenpunkte erzeugt werden, die die elektrische Energie in Licht umwandeln. Je mehr Quantenpunkte man erzeugt, desto größere Übertragungsgeschwindigkeiten kann man laut Reithmaier erreichen.

Das Projekt wird mit insgesamt 3,3 Millionen Euro von der Europäischen Union gefördert und ist auf drei Jahre angelegt. Beteiligt sind weitere Partner aus Frankreich und Dänemark. 590.000 Euro von der Fördersumme fließen in die Forschung nach Kassel. Geleitet wird das Verbund-Forschungsprojekt, das den Namen Sequoia trägt, von Prof. Reithmaier.

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