Wissenschaftler der Universität Münster, der TU Darmstadt und des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) haben ein On-Chip-Schaltelement entwickelt, das elektrische Signale in Lichtsignale umwandelt und für schnelle optische Datenübertragungen in künftigen Prozessoren genutzt werden könnte.

Als Lichtquelle verwenden die Wissenschaftler kleine Röhrchen aus Kohlenstoff, die Photonen erzeugen, wenn man eine elektrische Spannung an sie anlegt. Dazu werden etwa einen Mikrometer langen und einen Nanometer dicken Kohlenstoffröhrchen auf zwei Metallkontakten positioniert, die quer zu einem darunterliegenden Lichtwellenleiter angeordnet sind.

Der Lichtwellenleiter ist mit kleinen Hohlräumen versehen, in die die Photonen einkoppeln. „Die Nanostrukturen wirken wie ein photonischer Kristall und erlauben es, die Eigenschaften des Lichts aus dem Röhrchen maßzuschneidern“, erklären Felix Pyatkov und Valentin Fütterling vom Institut für Nanotechnologie des KIT. „So können wir sehr schmalbandiges Licht in der gewünschten Farbe auf dem Chip erzeugen.“

Wie die Forscher im Fachmagazin Nature Photonics berichten, kann der neue elektro-optische Signalwandler Licht einer gewünschten Wellenlänge mithilfe des photonischen Kristalls fast so stark wie ein Laser bündeln. Außerdem soll er mit hoher Geschwindigkeit (bis in den GHz-Bereich) auf Signaländerungen reagieren können.

Bei der Herstellung des Schaltelements setzen die Wissenschaftler unter anderem das Dielektrophorese-Verfahren ein, um Kohlenstoffröhrchen aus einer Lösung abzuscheiden und auf den Lichtwellenleitern anzuordnen. Die Gravur des Wellenleiters mit den nur wenige Nanometer großen Hohlräumen erfolgt per Elektronenstrahl-Lithografie. (pmz@ct.de)

Artikel in Nature Photonics:ct.de/yy8j