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TU Berlin

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Forschung

Licht im Rekordtempo

Freitag, 14. Oktober 2011

Physiker entwickeln weltweit energieeffizienteste Laser für optische Datenübertragung

Physiker Dieter Bimberg in seinem Laser-Labor
Lupe

Physiker der TU Berlin haben neuartige, hocheffiziente Laserdioden entwickelt. Liegt der Energieverbrauch der gegenwärtig kommerziell erhältlichen effizientesten Laser bei 1000 Femtojoule pro Bit bei einer Übertragungsrate von zehn Gigabit pro Sekunde, weisen die innovativen Laserdioden aus der TU Berlin einen Energieverbrauch von 100 Femtojoule pro Bit bei einer Datenrate von 25 Gigabit pro Sekunde auf.

"Die von uns entwickelten Laser sind die energieeffizientesten Lichtquellen für die kurzreichweitige optische Datenübertragung weltweit", sagt Prof. Dr. Dieter Bimberg vom Institut für Festkörperphysik, dessen Arbeitsgruppe die Forschungen durchgeführt hat. Aber nicht nur hinsichtlich des Energieverbrauchs und der Datenrate brechen sie Rekorde, auch hinsichtlich der Übertragungsdistanz. "Bisher können Oberflächenemitter für die optische Datenübertragung über Multimode-Glasfasern für Strecken von maximal 300 Metern und nur bis zehn Gigabit pro Sekunde eingesetzt werden. Unsere Laserdioden übertragen die Daten bis zu einer Distanz von 1000 Metern", so Dieter Bimberg, der kürzlich von der Regierung des Königreichs Saudi-Arabien zum Honorarprofessor der King Abdulaziz University in Jeddah berufen wurde. Außerdem wurde er vom Institute of Electronic and Electrical Engineers, der weltgrößten Ingenieursvereinigung, zum Vorsitzenden des William Streifer-Preis-Komitees ernannt.

Die TU-Wissenschaftler bewiesen auch, dass die künftig extrem hohen Effizienzanforderungen erreicht werden können, ohne dass neuartige aufwendige und damit teure Bauelementtechnologien notwendig sind.

Lasertechnologien gehören zu den Schlüsseltechnologien des 21. Jahrhunderts. Ihre Anwendung in der optischen Datenübertragung stellt die einzige bekannte Lösung für das gravierende Problem des rapide steigenden Datenverkehrs und des damit verbundenen steigenden Energieverbrauchs dar. Allein die im Internet übertragene Datenmenge wächst jährlich um 50 bis 60 Prozent. "Optische Nachrichtentechnik ist wesentlich energieeffizienter als die zum großen Teil im Teilnehmerbereich oder bei der Computertechnik noch heute verwendeten und auf Kupferkabeln basierenden Verbindungen, da sich mit ihr höhere Datenraten über längere Distanzen bei einem um Größenordnungen niedrigeren Energieverbrauch realisieren lassen. Oberflächenemitter, Halbleiterlaser mit Vertikalresonator (VCSEL), sind klein, leistungsstark, effizient im Energieverbrauch und äußerst günstig in den Herstellungskosten. Sie sind damit im besonderen Maße geeignet, das Problem des wachsenden Energieverbrauchs in Rechenzentren zu lösen", erklärt Dr. Werner Hofmann, Oberingenieur in der Arbeitsgruppe von Dieter Bimberg.

Der Energieverbrauch von Rechenzentren steigt durch die Zunahme des Datenverkehrs jedes Jahr um zwölf Prozent. Dabei werden 50 Prozent der Energie mit zunehmender Tendenz für die Kühlung der Computer eingesetzt. Oberflächenemittierende Laser haben auch da einen Vorteil: Sie können bei Temperaturen von mindestens bis zu 55 Grad Celsius energieeffizient betrieben werden.

sn / Quelle: Hochschulzeitung "TU intern", 10/2011

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