BOOM: Auftrieb für photonische Technologien und High-Speed-Internet
Die Ergebnisse eines kürzlich abgeschlossenen EU-Projekts, das Komponenten für die neue Generation der Hochgeschwindigkeits-Breitbandkernnetze entwickelte, versprechen Gutes für die Zukunft der Nanotechnologien, berichten europäische Forscher. Das Projekt BOOM ("Terabit-on-chip: micro and nano-scale silicon photonic integrated components and sub-systems enabling Tb/s-capacity, scalable and fully integrated photonic routers") wurde mit mehr als 3 Mio. EUR aus dem Themenbereich "Informations-und Kommunikationstechnologien" des Siebten Rahmenprogramms der EU (RP7) gefördert und führte Nano-Spezialisten aus Belgien, Deutschland, Griechenland, Italien und den Niederlanden zusammen. Die Forscher entwickelten systematisch photonische SOI-Integrationstechnologie (Silicon-on-Insulator, SOI) weiter und schufen kompakte, kostengünstige und energieeffiziente Komponenten, mit denen Systeme mit einer Kapazität von photonischen Terabyte pro Sekunde (Tb/s) für aktuelle und die neue Generation von Hochgeschwindigkeits-Breitband-Kernnetzwerken ermöglicht werden. BOOM wurde im Jahr 2008 gestartet und sollte auf die steigende Nachfrage nach bandbreitenintensiven Internet-Anwendungen reagieren. Das Team erkannte die Probleme im Zusammenhang mit der bestehenden verfügbaren Kapazität und Leistung optischer Kernnetze. Energieeffizienz, Baugröße und Gerätekosten sind zentrale Themen in diesen Netzen und es wird immer schwieriger, diese in vertretbaren Grenzen zu halten, insbesondere wenn elektronische Carrier Routing-Systeme große Mengen an Strom und Wärme verbrauchen bzw. ausstrahlen. Indem Photonentechnologien tiefer in diese Router eingebracht werden, kann ihre Leistung verbessert und der Energieverbrauch verringert werden. Der Schwerpunkt von BOOM lag auf der Entwicklung einer photonischen Routing-Plattform unter Berufung auf hybride photonische integrierte SOI-Schaltkreise, um alle Routing-Funktionalitäten zu implementieren: Label-Erkennung, Kontrollsignalerzeugung, Wellenlängenkonversion und Wellenlängenrouting. Die belgischen Projektpartner am Interuniversity Microelectronics Centre (IMEC) in Leuven waren mit der Untersuchung der Labelerkennung beauftragt. Sie entwickelten einen optischen Label-Extraktor, bestehend aus einem hoch auflösenden Demultiplexer, der mit hocheffizienten Photodetektoren integriert ist. In der vorgeschlagenen Routing-Architektur werden die optischen Datenpakete mit einem Wellenlängecode gekennzeichnet, der aus dem Paket extrahiert und an die Routing-Einheit gesendet werden muss. Der Label-Extraktor besteht aus einem optischen Demultiplexer mit sehr hoher Auflösung (12.5GHz) der auf der Imec Silizium-Photonik-Plattform hergestellt und mit hocheffizienten Photodetektoren integriert ist. Das belgische Team berichtet, dass es sehr schwierig war, die erforderliche Auflösung zu erreichen und dazu eine eingehende Untersuchung von Silizium-Mikroringresonatoren erforderlich war. Die Forscher waren in der Lage, die erforderlichen Spezifikationen mit ein-Ring-Resonator-basierten Filtern zu erreichen, die eine Feinabstimmung der Wellenlängenkanäle (untere Elektrode) durch thermo-optischen Effekt erlauben. Sie wurden mit Indium-Gallium-Arsenid-(InGaAs) Photodetektoren unter Verwendung heterogener Integrationstechnologie flüchtig gekoppelt. Die Detektoren hatten einen Wirkungsgrad von knapp 1A/W und funktionierten in der angegebenen Geschwindigkeit von 1 GBit/s (bis zu 5Gbit/s). Schließlich wurde eine Routing-Maschine mit einer Gesamtkapazität von mehr als 160Gb/s gebaut. Diese Phase des Projekts wurde von den deutschen Projektpartnern vom Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration (IZM) in Berlin verwaltet.Weitere Informationen finden Sie unter: Imec: http://www2.imec.be/be_en/home.html(öffnet in neuem Fenster)
Länder
Belgien, Deutschland, Griechenland, Italien, Niederlande