Rekord-VCSEL für die Datenübertragung
27.07.2011 Physiker der TU Berlin entwickeln die weltweit energieeffizienteste Laserdiode für die optische Datenübertragung. Die Oberflächenemitter sind im Energieverbrauch zehnmal effizienter als derzeitige kommerzielle Laser, und sie bieten gleichzeitig eine mehr als doppelt so hohe Bandbreite.
Die Anwendung von Lasern in der optischen Datenübertragung stellt die einzige bekannte Lösung für das gravierende Problem des rapide steigenden Datenverkehrs und auch des damit verbundenen steigenden Energieverbrauchs dar. Die Optische Nachrichtentechnik ist wesentlich energieeffizienter als die zum großen Teil noch heute verwendeten elektrischen Verbindungen über Kupferkabel, da sich mit ihr höhere Datenraten über längere Distanzen bei einem um Größenordnungen niedrigerem Energieverbrauch realisieren lassen.
Die in der Arbeitsgruppe von Prof. Dieter Bimberg am Institut für Festkörperphysik der TU Berlin neu entwickelten Halbleiterlaser mit Vertikalresonator (VCSEL) sind klein, leistungsstark, energieeffizient und äußerst kostengünstig herzustellen. Die bisher effizientesten kommerziellen Laser benötigen 1000 fJ pro Bit bei einer Übertragungsrate von 10 Gbps, dagegen brauchen die innovativen VCSEL nur 100 fJ pro Bit bei einer Datenrate von 25 Gbps. Sie erreichen dabei Übertragungsdistanzen von 1000 m, während bisherige Oberflächenemitter für die optische Datenübertragung über maximal 300 m via Multimode-Glasfasern eingesetzt werden können, so Prof. Bimberg.
Der Energieverbrauch von Rechenzentren steigt durch die Zunahme des Datenverkehrs jedes Jahr um 12%. Dabei werden 50% der Energie – mit zunehmender Tendenz – für die Kühlung der Computer eingesetzt. Oberflächenemittierende Laser haben auch da einen Vorteil: Sie können bis zu Temperaturen von mindestens 55°C energieeffizient betrieben werden und lassen sich auch noch bei Temperaturen von 155°C ohne Kühlung zur Datenübertragung nutzen. Jedes Grad Celsius, das weniger gekühlt werden muss, spart 5% Energie.
Vermarktet werden die neuen Laserdioden in Zukunft durch die Firma VI Systems, ein Start-Up-Unternehmen der TU Berlin.
Teile der Forschungsarbeiten wurden gefördert durch den SFB 787 „NanoPhotonik“ der DFG, durch das Projekt „100x100 Optics" des Zukunftsfonds des Landes Berlin und durch das Programm “VISIT“ des 7. Rahmenprogramms der EU.
Quelle: www.photonik.de (25.07.2011)