Optische Datenübertragung mit 128 Gigabits pro Sekunde
Niemand übertr?gt aktuell schneller optische Daten mithilfe eines einzigen Chips als Forscher des Heinz Nixdorf Instituts (HNI) der Universit?t Paderborn: 128 Gigabits pro Sekunde – das sind 16 Gigabyte, 3.200 MP3-Dateien oder 6.000 Bilder pro Sekunde.
Mit einem kürzlich entwickelten Empf?ngerchip hat die Fachgruppe Schaltungstechnik des HNI im M?rz einen Weltrekord im Bereich der optischen Datenübertragungsgeschwindigkeit aufgestellt: Der auf Silizium-Photonik-Technologie basierende Chip konnte die Datenrate des bisher schnellsten Chips in dieser Technologie mehr als verdoppeln und setzt damit einen neuen Ma?stab. Der Weltrekord wurde von der wissenschaftlichen Fachgesellschaft ?Optical Society America“ (OSA) anerkannt.
Unter Anleitung von Prof. Dr.-Ing. Christoph Scheytt wurde der Chip ma?geblich von Christian Kress und Sergiy Gudyriev entwickelt. Die Messungen wurden unter Leitung von Prof. Dr. Christian Koos im Institute of Photonics and Quantum Electronics (IPQ) des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) durchgeführt.
Die Silizium-Photonik-Forschung wird vor allem durch die weltweit steigende Nachfrage nach schnellen Netzwerkverbindungen für Mega-Datencenter angetrieben. Gro?e Technologieunternehmen wie Google, Amazon oder Microsoft errichten Lagerhallen, die mit Serversystemen gefüllt werden und immer mehr zu Knotenpunkten einer globalen Informations- und Kommunikations-Infrastruktur werden. Die optische Datenübertragung ist hier besonders interessant, da sie im Vergleich zu kupferbezogenen Netzwerkstandardl?sungen h?here Reichweiten, Datenraten sowie geringere Verz?gerungszeiten und verbesserte Energieeffizienz bietet. Die Paderborner Technologie hat im Vergleich zu anderen Glasfasersystemen eine bessere Kosten- und Fl?cheneffizienz.
Die hochentwickelte Prozesstechnik im Bereich Silizium bietet zusammen mit der M?glichkeit, photonische (lichtbasierte) und elektronische Komponenten auf einem einzelnen Chip zu integrieren, die gewünschte Pr?zision bei günstigerer Produktion gegenüber 2-Chip-L?sungen. So wurden auch beim vom HNI entwickelten Empf?ngerchip optische und elektronische Bauteile sowie Systeme auf einem einzelnen Chip integriert. Die für den Chip verwendete Silizium-Photonik-Technologie wurde vom IHP-Leibniz-Institut für innovative Mikroelektronik bereitgestellt.
Der Empf?ngerchip des HNI wurde für die sogenannte koh?rente ?bertragungstechnik entwickelt. Im Gegensatz zu normalen Empf?ngern kann nicht nur die Amplitude, also die St?rke des Laserlichts, sondern auch die Phase eines Signals erkannt werden. Obwohl dadurch die Komplexit?t zunimmt, erh?ht diese Technik direkt die Datenrate und kommt für schnelle Netzwerkverbindungen infrage. Mit einer gemessenen Bandbreite von 34 Gigaherz und einer Baudrate von 64 GBaud (Symbole pro Sekunde) wurden die bisherigen Bestmarken für Bandbreite und Bitrate für ?monolithisch integrierte, koh?rente Empf?nger“ mehr als verdoppelt.
Weitere Informationen zur Fachgruppe Schaltungstechnik des HNI: www.hni.uni-paderborn.de/sct
