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Photo Hybrid Architecture based on two- and three-dimensional silicon photonic crystals

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Optische Alternativen zum Silicium bei zukünftigen Elektronikbauteilen

Da elektronische Baugruppen immer kleiner werden, steht den Siliciumchips immer weniger Platz zur Verfügung, diese können dann den Bedarf nach einer erhöhten Rechenleistung nicht erfüllen. Photonische Kristalle sind eine der Lösungen, die europäische Forscher näher betrachten, um "optische" Chips zu verwirklichen.

Energie

Dank ihrer organisierten Struktur sind photonische Kristalle in der Lage, Licht einer speziellen Wellenlänge zu leiten. Andere Wellenlängen werden daran gehindert, die korrekte Funktionsweise dieser Kristalle zu stören. Bereits in den 1980er Jahren waren Forscher in der Lage, solche photonischen Kristalle herzustellen, die in der Elektroindustrie verwendet werden könnten. Es gab jedoch einen Nachteil: ihre Herstellung war extrem kostspielig. Dem von der EU unterstützten Projekt PHAT ("Photonic Hybrid Architectures based on two- and three-dimensional Crystals") gelang es, einen photonischen Kristall zu entwickeln, der einfacher und kostengünstiger herzustellen ist und deren Integration in Siliciumchips möglich ist. Die Integration photonischer Kristalle in Siliciumchips ist jedoch kompliziert. Es gibt Probleme im Hinblick auf die optischen Komponenten, die in der Regel viel größer sind als ihre elektronischen Gegenstücke. Die Forscher des PHAT-Projekts kombinierten zwei- und dreidimensionale photonische Kristalle. Hierdurch ist es möglich, optische Computerchips auf den Bruchteil der Größe herkömmlicher Siliciumprozessoren zu verringern. Um dies zu erreichen, erfolgte die Herstellung von künstlichen Opalen aus 10 Siliciumkugeln mit einem Durchmesser von nur einigen Hundert Nanometern, wobei die Kombination zwei- und dreidimensionaler Kristalle erfolgte. Das PHAT-Projekt endete 2007 mit der erfolgreichen Herstellung des ersten dreidimensionalen photonischen Kristalls, in dem Wellenleiter integriert wurden, die das Licht an die erforderlichen Stellen leiten. Die Methode zur Herstellung des Kristalls wurde durch zwei der Projektpartner, das Tyndall National Institute (Irland) und das Technical Research Centre of Finland, patentiert. Es handelt sich hierbei um eine wichtige Entwicklung im Bereich der photonischen Kristalle, die uns einen Schritt näher zur Realisierung optischer Chips für Computer und Kommunikationssysteme bringt.

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