Halbleiter in Glasfasern für schnellere Übertragung

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Ein Team von Wissenschaftlern der University of Southampton und der Pennsylvania State University (Penn State) hat einen monokristallinen Halbleiter in der längsgerichteten Kapillare eines Glasfaserleiters integriert. Durch die Kombination könnten übertragene Signale innerhalb des Lichtwellenleiters elektronisch verarbeitet werden.

“Mögliche Anwendungen umfassen das Switching in Glasfaserkabeln”, meint Pier Sazio vom Optoelectronics Research Center der University of Southampton. Der Halbleiter-Einkristall bedeutet eine Verbesserung gegenüber bisherigen Ansätzen mit polykristallinen oder amorphen Halbleitern.

Der Wegfall elektrischer Switches an den Enden von Lichtwellenleitern würde klare Vorteile bringen. “Wenn wir den Punkt erreichen, wo das elektrische Signal nie die Faser verlässt, ist das schneller und effizienter”, erklärt John Badding, Chemiker an der Penn State. Durch den Wegfall von Router-Farmen zum elektro-optischen Signalwandel würde sich etwa die Langstrecken-Kommunikation im Internet beschleunigen und auch Kosten senken, ergänzt Sazio. Da Glasfaserleiter auch in vielen anderen Bereichen etwa der Telekommunikation und Medizin zum Einsatz kommen, könnte sich die zusätzliche Funktionalität integrierter Halbleiter auch dort auswirken.

Die Entwicklung, einen monokristallinen Halbleiter in einen Glasfaserleiter zu integrieren, setzt bisherige Forschungen fort. Für polykristalline und amorphe Halbleiter war das bereits vor rund zwei Jahren gelungen. “Es ist viel schwieriger, Einkristalle zu züchten”, erklärt Sazio. Geschafft haben sie das nun mithilfe von Silanen genannten Silizium-Wasserstoff-Verbindungen. Mit einem Goldpartikel als Katalysator ist daraus in der Kapillare einer Glasfaser bei Erhitzung ein Silizium-Einkristall gewachsen. Im Vergleich zu polykristallinen oder amorphen Halbleitern seien diese Einkristalle für die meisten Anwendungen besser geeignet, da sie bessere Leistungsmerkmale aufweisen, so die Forscher.

Derzeit ist die Arbeit des Wissenschaftlerteams noch eher dem Bereich wissenschaftlicher Grundlagenforschung zuzuordnen, meint Sazio. Bis Glasfaserkabel mit integriertem Halbleiter den Markt in großem Maßstab erobern können, würden “vielleicht fünf Jahre, vielleicht mehr” vergehen, schätzt der Wissenschaftler.