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Photonic Wire Bonds für komplexe Sender-Empfänger-Systeme KIT glückt optische Verbindung von Chips

Autor / Redakteur: Dirk Srocke / Dipl.-Ing. (FH) Andreas Donner

Forscher des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) haben eine neuartige optische Verbindung zwischen Halbleiterchips entwickelt – als Grundlage für Sender-Empfänger-Systeme zur Datenübertragung.

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Karlsruher Institut für Technologie KIT
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Bei ihren Tests konnten die Wissenschaftler bereits mehr als fünf Terabit pro Sekunde übertragen.
Bei ihren Tests konnten die Wissenschaftler bereits mehr als fünf Terabit pro Sekunde übertragen.

Optische Sender und Empfänger auf Chipebene versprechen effiziente und schnelle Kommunikationsprozesse. Bislang habe es allerdings an zufriedenstellenden Möglichkeiten gefehlt, die Grenzen von Halbleiterchips zu überbrücken – sagen Forscher des KIT und bieten nun eine mögliche Lösung an.

Christian Koos, Professor an den KIT-Instituten für Photonik und Quantenelektronik (IPQ) und für Mikrostrukturtechnik (IMT), erläutert: "Die größte Schwierigkeit besteht darin, die Chips präzise zueinander auszurichten, damit ein Lichtwellenleiter in den anderen trifft".

Statt die Chips selbst auszurichten, wurden diese nun zunächst fixiert. Erst im Anschluss haben die Wissenschaftler dann einen Lichtwellenleiter auf Polymerbasis in genau passender Form strukturiert. Hierfür erarbeiteten die Forscher ein Verfahren zur dreidimensionalen Strukturierung des Lichtwellenleiters und nutzten dabei die so genannte Zwei-Photonen-Polymerisation per Femtosekundenlaser. Das dabei verwendete Laserlithographiesystem stammte übrigens von Nanoscribe, einer Ausgründung des KIT.

Prototypen des so gefertigten "Photonic Wire Bonds" wurden bereits getestet. Im Bereich infraroter Telekommunikationswellenlängen um 1,55 Mikrometer seien dabei äußerst geringe Verluste und große Übertragungsbandbreiten bestätigt worden. In Tests erreichten die Forscher zudem Datenübertragungsraten von über fünf Terabit pro Sekunde.

Mögliche Anwendungen sehen die Wissenschaftler bei komplexen Sender-Empfänger-Systemen zur optischen Telekommunikation sowie in Sensorik und Messtechnik. Das Verfahren eigne sich für die automatisierte Produktion in hohen Stückzahlen. Gemeinsam mit Partnerfirmen wollen die KIT-Forscher die Technologie daher zur industriellen Anwendung bringen.

Näheres zum Verfahren haben die Wissenschaftler unter dem Titel "Photonic wire bonding: a novel concept for chip-scale interconnects" in der Zeitschrift "Optics Express" (Vol. 20, No. 16; 30 July 2012) veröffentlicht.

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