Forscher der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich haben einen superschnellen Schalter für Lichtstrahlen entwickelt. Dieser könnte künftig selbstfahrende Autos verbessern. Er ist aber auch für optische Quantentechnologien interessant.

Selbstfahrende Autos dürften bald in den regulären Verkehr integriert werden. Allerdings gibt es bis dahin noch einig Hürden zu überwinden. Laut der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich (ETH) gibt es vor allem bei der blitzschnellen Erfassung der Umgebung und dem Erkennen von Personen und Hindernissen Verbesserungspotenzial.

Forscher der ETH haben nun gemeinsam mit Kollegen des amerikanischen National Institute of Standards and Technology (NIST) und der Technischen Hochschule Chalmers in Schweden einen neuartigen elektrooptomechanischen Schalter für Lichtstrahlen entwickelt. Damit könnten gerade diese beiden Probleme bei selbstfahrenden Autos gelöst werden.

Die Forscher setzten bei der Entwicklung auf die sogenannte Plasmonik. Dabei werden „Lichtwellen in Strukturen gezwängt, die viel kleiner sind als die Wellenlänge des Lichts“, erklärt die ETH. Es gab zwar bereits Versuche für die Entwicklung von auf Plasmonen basierenden optischen Schaltern, kommerzielle Anwendungen sind bisher jedoch gescheitert. Das Problem lag an grossen Verlusten, die beim Transport von Photonen durch plasmonische Bauteile entstehen, sowie an den hohen benötigten Schaltspannungen. Die Forscher konnten diese Probleme nun lösen.

Der neue Schalter könnte einerseits die LIDAR-​Systeme (Lasergestützte Abstandsmessung) von selbstfahrenden Autos verbessern. Bei diesen muss die Intensität und Ausbreitungsrichtung von Lichtstrahlen nämlich extrem schnell verändert werden. Auch die Mustererkennung könnte mit den Schaltern schneller gemacht werden.

Andererseits sind die neuen Schalter auch für die Realisierung von Quantentechnologien interessant. Bisher werden optische Quantenschaltkreise von klassischen optischen Schaltern unterstützt. Diese sind allerdings langsam und beruhen zumeist auf einer Änderung des Brechungsindex eines Materials durch Erhitzen. Dies ist mit den niedrigen Temperaturen, bei denen andere Quantenelemente in der Regel funktionieren, aber unvereinbar. Ein schneller Schalter, der sich praktisch überhaupt nicht erhitzt, dürfte hier also Abhilfe schaffen.

 

Superschneller Schalter soll selbstfahrende Autos verbessern
Optisches Netzwerk mit elektrooptomechanischen Schaltern: Je nach Spannung lenken die Schalter einen Lichtstrahl entweder um 90 Grad ab oder lassen ihn ungestört im Wellenleiter passieren (Bild: ETH).

 

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