Goldantennen übertragen Daten im Terabit-Bereich

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Deutschen Wissenschaftlern ist es erstmals gelungen gezielt und reproduzierbar optische Nano-Antennen herzustellen. Die winzigen Antennen bestehen aus Gold und gelten als Schlüssel für die drahtlose Datenübertragung mittels Lichtwellen mit Frequenzen von mehreren 100.000 Gigahertz (GHz).

Solche optische Verbindungen könnten in Zukunft Datenraten von einigen Terabit pro Sekunde ermöglichen. Das wäre nicht zuletzt für optische Computer interessant. “Der Trend geht dahin, Licht effektiv auch ohne Wellenleiter laufen zu lassen”, sagt Hans-Jürgen Eisler. Er leitet die Arbeitsgruppe Nanoscale Science am Lichttechnischen Institut (LTI) des Karlsruhe Institute of Technology (KIT).

Um Funkübertragungen durch Lichtwellen des optischen Spektrums zu ermöglichen, sind winzige Antennen erforderlich, die kleiner sind als die halbe Lichtwellenlänge und deren Fertigung bislang ein großes Hindernis war. Die Forscher am KIT haben das Problem durch ein Elektronenstrahlverfahren gelöst. Mittels der sogenannten Elektronenstrahllithographie können sie präzise Goldantennen fertigen, die zwischen 70 nm und 300 nm groß sind. Das Verfahren sei sehr gut reproduzierbar.

Da die hohe Frequenz der Lichtwellen die extrem schnelle Modulation des Signals erlaubt, eröffnen die Gold-Nanoantennen besonders hohe Datenraten. “Da geht es um Modulationen bis in den Terahertz-Bereich”, sagt Eisler. Somit wäre also ein Vordringen zu Terabit-Übertragungsraten denkbar – im Bereich einer 10.000-fachen Beschleunigung gegenüber modernstem 802.11n-WLAN.

Vorerst sieht Eisler die Anwendungsmöglichkeiten allerdings vor allem im Chip-Bereich und für optische Computersysteme. Für Übertragungen über größere Distanzen gäbe es zusätzliche Hindernisse, etwa die grundsätzlich gleichmäßige Ausbreitung von Licht in alle Richtungen. “Wir sind zunächst einmal froh, die Grundlagen geschaffen zu haben”, so Eisler.