Verstärker für optische Chips

Forscher tüfteln schon lange daran, Elektronen in Computerchips durch Licht zu ersetzen. Denn durch die Nutzung von Licht liesse sich die Rechengeschwindigkeit der Schaltkreise deutlich erhöhen. Wissenschaftler der Cornell University in Ithaca haben nun einen wichtigen Bestandteil für die möglichen zukünftigen Chips entwickelt und zwar einen optischen Verstärker auf Silizi-­­­um-Basis, der den theoretisch ­möglichen Datendurchsatz in ­photonischen Chips deutlich anhebt.
Bei dem Verstärker handelt es sich um einen Wellenleiter aus mehreren Schichten Silizium und Siliziumdioxid, die nur wenige Nanometer dünn sind. Diese sogenannten photonischen Kristalle sind in der Lage, ankommendes Infrarotlicht im Wellenlängenbereich von 1511 bis 1591 Nanometern mit einer hohen Effizienz zu verstärken. Damit sind sie bisherigen Wellenleitern deutlich überlegen, die nur ein sehr schmales Verstärkungsfenster von einigen Nanometern Wellenlänge bieten.
Zum Einsatz kommt eine Vier-Wellen-Mischung. Bei dieser werden einfallende Lichtstrahlen über einen optischen Vorgang an der Grenze zwischen Silizium und Siliziumoxid gebrochen. Die daraus entstehende Überlagerung der Lichtanteile resultiert im Wellenlängenbereich zwischen 1511 und 1591 Nanometern nun in einer Verstärkung der Intensität der ausgesendeten Lichtstrahlen.
Neben dem Einsatz in optischen Chips sollen sich die Verstärker unter anderem für den Bau von optischen Schaltern eignen.