US-Forscher entwickeln photonische Halbleiterdiode
US-Wissenschaftler haben eine neuartige Komponente entwickelt, die ein wichtiges Bauteil für optische Computer werden könnte.
US-Ingenieure haben erstmals eine photonische Halbleiter-Diode konstruiert, die als "optische Einbahnstraße" Licht nur in einer Richtung passieren lässt. Die technischen Einzelheiten dazu berichten sie in der Online-Ausgabe des Fachmagazins Science.
"Seit 20 Jahren haben sich Wissenschaftler daran versucht", sagt Liang Feng vom California Institute of Technology (Caltech), der seit 2006 gemeinsam mit Caltech-Kollegen und Forschern der University of California in San Diego (UCSD) an dem Konzept arbeitet.
Licht in der Computertechnik einzusetzen, ist an sich nichts Ungewöhnliches. Längst werden Daten in Glasfaserkabeln als Lichtpulse durch die Netze gejagt. Doch spätestens im Kern eines Rechners – am Prozessor und am Speicher – ist Endstation: Hier müssen die optischen Daten in elektrische Impulse umgewandelt werden, um von herkömmlichen Halbleiterbauteilen verarbeitet werden zu können. Diese Umwandlung drosselt die Geschwindigkeit, mit der die Daten dann ihren weiteren Weg nehmen.
Die Photonik will dieses Problem lösen, indem sie Bauteile für Chips entwickelt, die Lichtpulse aufnehmen und direkt verarbeiten können. "Wir wollen alles, was auf einem elektronischen Chip ist, auf einem photonischen Chip reproduzieren", formuliert Feng das große Ziel seines Forschungsgebietes.
Feng und seine Kollegen haben nun einen Wellenleiter angefertigt, der aus einem 800 Nanometer breiten und 200 Nanometer hohen Siliziumbalken besteht, auf dem in regelmäßigen Abständen abgerundete Stücke aus Germanium und Chrom sowie aus Silizium aufgebracht sind. Diese Erhebungen bewirken, dass das Licht, je nach Ausbreitungsrichtung in eine von zwei Schwingungsformen übergeht. Eine der beiden Schwingungsmoden ist stärker gedämpft als die andere, sodass sich eine Richtwirkung ergibt.
"Diese Entdeckung hilft, irgendwann Elektronik und Photonik so zu kombinieren, dass eine skalierbare, energieeffiziente und kostengünstige Technologie daraus wird", sagt Yeshaiahu Fainman, in dessen Gruppe an der UCSD Liang Feng studiert hat. "Die Computertechnik wird dann viel größere Datenmengen schneller und billiger verarbeiten können."
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(bsc)
