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Wesentliche Fortschritte bei photonischen integrierten Schaltungen

Im SEQUOIA-Projekt wurde die Siliziumphotonik, bei der Daten zwischen Computerchips mit Laserlicht anstatt über elektrische Leiter übertragen werden, erheblich weiterentwickelt. Das Konsortium demonstrierte erfolgreich neuartige Transmitter mit einer Gesamtkapazität von 400 Gbit/s.

Da herkömmliche Kupferleitungen bei der Datenübertragung allmählich an ihre Grenzen stoßen, ist die Siliziumphotonik von entscheidender Bedeutung, um das zukünftige Wachstum des IKT-Sektors sicherzustellen. Mit dieser Technologie können Daten theoretisch mit einer Geschwindigkeit von 1 TB pro Sekunde übertragen werden, was der Industrie ermöglichen würde, das Moorsche Gesetz einzuhalten, ihre Kosten gleichzeitig deutlich zu senken und viel Energie einzusparen. Das SEQUOIA-Projekt wurde im Jahr 2013 gestartet und hat die heterogene Integration neuartiger III-V-Materialien – Quantenpunkt- (Qdot-) und Quanten-Dash- (Qdash-) basierte Materialien – auf Siliziumwafern durch Waferbonden zum Ziel. So sollen letztendlich Transmitter mit einer Gesamtkapazität von 400 Gbit/s (16 x 25 Gbit/s) demonstriert werden. Um einen solchen Fortschritt zu erreichen, setzt das Konsortium auf zwei Elemente: Zunächst sollen die III-V-Hybridlaser des SEQUOIA-Projekts dank der Eigenschaften der entwickelten III-V-Materialien zu einer besseren thermischen Stabilität, höheren Modulationsbandbreite und der Möglichkeit führen, einen flachen Wellenlängen-Multiplex-Frequenzkamm zu erzeugen. Anschließend erwarten die Forscher, die jeweiligen Vorteile dieser Materialien durch die Integration mit Silizium zu verstärken: Optische Filter können direkt mit Qdot-/Qdash-/Silizium-Hybridlasern integriert werden, um durch Chirps gesteuerte Laser zu erstellen, die im Vergleich zu direkt modulierten Lasern eine verbesserte Modulationsbandbreite und ein besseres Extinktionsverhältnis aufweisen. In einer kürzlich veröffentlichten Pressemitteilung gab das französische Unternehmen III-V Lab, welches das Projekt koordiniert, bekannt, dass die beiden finalen Demonstrationssysteme für photonische integrierte Schaltungen (PICs) erfolgreich entwickelt wurden: direkt bei 25 Gbit/s modulierte Chirp-Managed Lasers (CML) und mit Cascaded Ring Resonator-Modulatoren integrierte Frequenzkammlaser. Diese PICs, welche die angestrebte Kapazität von 400 Gbit/s durch die Nutzung von 16 WDM-Kanälen liefern, versprechen eine höhere Leistung bei geringeren Kosten. Zudem bieten sie durch die Anwendung der III-V-Materialien und der neuartigen Integrationsverfahren des SEQUOIA-Projekts eine verbesserte Funktionalität. III-V Lab meldet zudem, dass die Qualität der Qdot-/Qdash-Materialien in der ersten Phase von SEQUOIA erheblich gesteigert wurde, während die Universität Kassel vor Kurzem Qdot-Laser mit einer nie dagewesenen Bitrate von 34 Gbit/s in direkter Modulation demonstrierte. Gleichzeitig wurden Qdot-Wafer erfolgreich auf Siliziumwafer aufgetragen. Das SEQUOIA-Projekt verfügt über eine Laufzeit bis September 2016. Bei Erfolg wird es nicht nur zu einer verbesserten Laserleistung führen, sondern auch neue Anwendungen für Sensortechnologien, das Gesundheitswesen und die Sicherheitsbranche ermöglichen. Weitere Informationen erhalten Sie unter: SEQUOIA-Projektwebsite

Länder

Frankreich

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