Das neue Zauberwort für die superschnelle Datenübertragung heisst Plasmonik-Chip. Forschende der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich (ETH) haben im Labor einen Chip geschaffen, der elektronische Signale direkt, auf einem Zwei-Schichten-Chip, in Lichtsignale umwandelt, wie sie in moderner Übertragungstechnik wie Glasfasernetzen Anwendung finden. Bisher waren für diese Umwandlung zwei Chips notwendig, die mit Drähten verbunden waren. Das war zum einen kostspielig und zum anderen verlangsamte es den Datenfluss.
Ueli Koch, Postdoktorand in der Gruppe von Jürg Leuthold, ETH-Professor für Photonik und Kommunikation, und Hauptautor der Studie, die in der Zeitschrift „Nature Electronics“ erschienen ist, erläutert: „Wenn man die elektronischen Signale über getrennte Chips in Lichtsignale umwandelt, verliert man deutlich an Signalqualität. Dadurch wird auch die Geschwindigkeit der Datenübertragung mit Licht begrenzt.“ 20 Jahre lang haben Forschende laut Medienmitteilung der ETH versucht, diese beiden Chips zusammenzubringen, was schon an den technisch bedingten unterschiedlichen Grössen scheiterte.
Die ETH-Forschenden haben mit Partnern in Deutschland, den USA, Israel und Griechenland nun den neuen, hochkompakten Chip entwickeln können. Er fügt erstmals schnellste elektronische und lichtbasierte Bauelemente in einer Komponente zusammen, wobei praktisch keine Signalqualität verloren geht.
„Um der steigenden Nachfrage gerecht zu werden, brauchen wir neue Lösungsansätze“, sagt Leuthold. „Der Schlüssel zu diesem Paradigmenwechsel liegt in der Zusammenführung von elektronischen und photonischen Bauelementen auf einem einzigen Chip.“
Für diese Zusammenführung wurde bei der Lichtkomponente des Chips nicht mehr wie bisher auf Photonik zurückgegriffen, sondern auf Plasmonik. „Den Grössenunterschied zwischen Photonik und Elektronik haben wir nun überwunden, indem wir die Photonik durch Plasmonik ersetzten“, sagt Leuthold. Mit der Plasmonik lassen sich Lichtwellen in Strukturen zwängen, die viel kleiner sind als die Wellenlänge des Lichts. Da die Plasmonik-Chips kleiner sind als elektronische, lassen sich kompaktere, monolithische Chips herstellen, die sowohl eine Photonik- als auch eine Elektronikschicht umfassen. gba
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