Kombination mit Siliziumchip 16.09.2013, 15:46 Uhr

Schnellere Datenübertragung durch Photodioden aus Graphen

Wiener Forscher setzen neue Photodioden ein, um die Daten aus Glasfaserkabeln extrem schnell computergerecht umzuwandeln. Intern genutzt könnten die neuen Sensoren auch die Leistung von Großrechnern erhöhen.

Die weltweite Datenübertragung könnte durch Graphen erheblich beschleunigt werden. Forschern der TU Wien ist es gelungen, Photosensoren aus Graphen mit einem Siliziumchip zu kombinieren. Dadurch werden die Daten aus Glasfaserkabeln beim Eintreffen an den Schnittstellen schneller in elektrische Signale umgewandelt.

Die weltweite Datenübertragung könnte durch Graphen erheblich beschleunigt werden. Forschern der TU Wien ist es gelungen, Photosensoren aus Graphen mit einem Siliziumchip zu kombinieren. Dadurch werden die Daten aus Glasfaserkabeln beim Eintreffen an den Schnittstellen schneller in elektrische Signale umgewandelt.

Foto: Telefonica/O2

Gigantische Mengen an Informationen werden in Glasfaserkabeln mit Lichtgeschwindigkeit über große Entfernungen transportiert. Am Ende, also beispielsweise an der Schnittstelle zum Computer, landen die rasenden Bits in einer Engstelle, dem behäbig arbeitenden Wandler. Der wandelt die Lichtblitze in elektrische Signale um. Allerdings geht da einiges an Tempo verloren: Denn diese Photosensoren begrenzen die Übertragungskapazität.

Kombination von Photosensoren und Siliziumchip

Graphen könnte die Lösung sein, um die Umwandlung tüchtig zu beschleunigen. Das vielseitige Material, das aus einer einzigen Schicht von wabenförmig angeordneten Kohlenstoffatomen besteht, ist Weltrekordler, wenn es um die Umwandlung von Licht in Strom geht, Photonen also in Elektronen konvertiert werden. Diese können dann von Mikroprozessoren in Computern weiterverarbeitet werden.

Durch einen dünnen Lichtwellenleiter (links) kommt das Signal, das im etwa 2 Mikrometer schmalen Graphen-Streifen in elektrischen Strom umgewandelt wird.

Durch einen dünnen Lichtwellenleiter (links) kommt das Signal, das im etwa 2 Mikrometer schmalen Graphen-Streifen in elektrischen Strom umgewandelt wird.

Quelle: TU Wien

Stellenangebote im Bereich Elektrotechnik, Elektronik

Elektrotechnik, Elektronik Jobs
VIVAVIS AG-Firmenlogo
Sales Manager Bahn (m/w/d) VIVAVIS AG
Berlin, Home-Office Zum Job 
PFISTERER Kontaktsysteme GmbH-Firmenlogo
High Voltage Testing Specialist (w/m/d) PFISTERER Kontaktsysteme GmbH
Winterbach Zum Job 
THU Technische Hochschule Ulm-Firmenlogo
W2-Professur "Elektrische Antriebe" THU Technische Hochschule Ulm
Mercer Stendal GmbH-Firmenlogo
Ingenieur / Techniker (m/w/d) Automatisierungstechnik Mercer Stendal GmbH
Arneburg Zum Job 
Mercer Stendal GmbH-Firmenlogo
Betriebstechniker (m/w/d) Prozessleittechnik Mercer Stendal GmbH
Arneburg Zum Job 
Solventum Germany GmbH-Firmenlogo
Prozessingenieur Automatisierungstechnik / Mechatronik / Maschinenbau (m/w/*) Solventum Germany GmbH
Seefeld Zum Job 
Josefs-Gesellschaft gAG-Firmenlogo
Leitung (m/w/d) Gebäudemanagement Josefs-Gesellschaft gAG
Hochheim am Main, Rüdesheim am Rhein, Oberursel Zum Job 
Desitin Arzneimittel GmbH-Firmenlogo
Projektmanager Gebäudeautomation (m/w/d) Desitin Arzneimittel GmbH
Hamburg Zum Job 
Desitin Arzneimittel GmbH-Firmenlogo
Projektmanager TGA (m/w/d) Desitin Arzneimittel GmbH
Hamburg Zum Job 
Wirtgen GmbH-Firmenlogo
Project Manager Product Lifecycle Management (m/w/d) Wirtgen GmbH
Windhagen Zum Job 
über ifp | Executive Search. Management Diagnostik.-Firmenlogo
COO (m/w/d) über ifp | Executive Search. Management Diagnostik.
Ostdeutschland Zum Job 
Berliner Stadtreinigungsbetriebe (BSR)-Firmenlogo
Projektingenieurinnen / Projektingenieure (w/m/d) Elektrotechnik Berliner Stadtreinigungsbetriebe (BSR)
NVL B.V. & Co. KG-Firmenlogo
Systemingenieur (m/w/d) für Marineschiffe - Integration von Navigationssystemen NVL B.V. & Co. KG
Bremen / Lemwerder Zum Job 
Stadtwerke Münster-Firmenlogo
Maschinenbauingenieur (m/w/d) im Bereich Energieerzeugung Stadtwerke Münster
Münster Zum Job 
Staatliches Baumanagement Hannover-Firmenlogo
Ingenieure (m/w/d) der Fachrichtung Elektrotechnik Staatliches Baumanagement Hannover
Hannover Zum Job 
Octapharma Produktionsgesellschaft Deutschland mbH-Firmenlogo
Ingenieur (m/w/d) Automatisierung (Schwerpunkt: Prozessleitsystem PCS7) Octapharma Produktionsgesellschaft Deutschland mbH
Springe Zum Job 
Fachhochschule Münster-Firmenlogo
Professur für "Elektrische Netze" (w/m/d) Fachhochschule Münster
Steinfurt Zum Job 
Zweckverband Bodensee-Wasserversorgung-Firmenlogo
Ingenieur (m/w/d) für Automatisierungstechnik SPS / OT-Sicherheit Zweckverband Bodensee-Wasserversorgung
Sipplingen Zum Job 
B. Braun Melsungen AG-Firmenlogo
Senior Prozess Experte (w/m/d) Reinmedien / Einwaage / Ansatz B. Braun Melsungen AG
Melsungen Zum Job 
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e. V.-Firmenlogo
Versorgungsingenieur/in, Elektroingenieur/in o. ä. (w/m/d) Projektsteuerung von Baumaßnahmen Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e. V.

An der Technischen Universität Wien ist es jetzt gelungen, Photosensoren aus Graphen mit einem Siliziumchip zu kombinieren. Vor zwei Jahren erkannte ein Team um Thomas Müller am Institut für Photonik, dass sich Graphen bestens eignet, um aus Licht elektrischen Strom zu erzeugen. „Es gibt viele Materialien, die Licht in elektrische Signale umwandeln können. Graphen erlaubt aber eine ganz besonders schnelle Konversion“, sagt Müller.

Die Wandler sind beinahe unvorstellbar klein. 20 000 dieser Sensoren passen auf einen Quadratzentimeter – so groß ist etwa der Fingernagel eines Daumens. Ebenso viele Lichtwellenleiter könnten theoretisch angeschlossen werden, um den Prozessor, der sich auf der gleichen Siliziumunterlage befindet, mit Informationen zu versorgen. Vor einer solchen Datenflut müsste der elektrisch arbeitende Chip allerdings kapitulieren.

Graphen wandelt jede Lichtfarbe um

Es gab bereits Versuche, Photosensoren aus anderen Werkstoffen wie Germanium in Chips zu integrieren. Das gelang, doch diese Wandler konnten nur Licht bestimmter Wellenlängen konvertieren. Der Graphen-Sensor schafft dagegen sämtliche Lichtfarben, die in der Datenübertragung genutzt werden.

Schnelligkeit und Kompaktheit von Lichtwandlern ist nicht nur am Ende von Langstrecken wichtig, sondern zunehmend auch in Hochleistungsrechnern. In Computern mit mehreren Prozessoren müssen gigantische Datenmengen verschoben werden. Mit Lichtwellenleitern ginge das schneller, wäre da nicht der Engpass Photosensor, der mit der Nutzbarmachung von Graphen aufgehoben wird. Damit steigt nicht nur die Rechenleistung. Auch der Energieverbrauch sinkt. Server heutiger Bauart wandeln so viel Strom in Wärme um, dass sie vereinzelt als Ersatz für Heizungen in Ein-Familien-Häusern genutzt werden.

Ein Beitrag von:

  • Wolfgang Kempkens

    Wolfgang Kempkens studierte an der RWTH Aachen Elektrotechnik und schloss mit dem Diplom ab. Er arbeitete bei einer Tageszeitung und einem Magazin, ehe er sich als freier Journalist etablierte. Er beschäftigt sich vor allem mit Umwelt-, Energie- und Technikthemen.

Zu unseren Newslettern anmelden

Das Wichtigste immer im Blick: Mit unseren beiden Newslettern verpassen Sie keine News mehr aus der schönen neuen Technikwelt und erhalten Karrieretipps rund um Jobsuche & Bewerbung. Sie begeistert ein Thema mehr als das andere? Dann wählen Sie einfach Ihren kostenfreien Favoriten.