KIT-Forschende entwickeln Technologie für lichtbasierte Datenverbindungen

2026 021 Durchbruch Datenuebertragung
Bild: ©Hugo Larocque / EPFL

Ein neuartiges Bauteil, das durch eine fortschrittliche Fertigungstechnologie eine sehr schnelle, sparsame und verlässliche Datenübertragung ermöglicht, haben Forschende des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) und der École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) entwickelt. Wie das KIT in einer Pressemitteilung schreibt, sendet der elektrooptische Modulator Daten effizient durch Glasfaserkabel und lässt sich kostengünstig in großer Stückzahl auf Standard-Halbleiterplatten herstellen. Dies ist von großer Bedeutung, da Rechenzentren und Glasfasernetze durch KI-Anwendungen und den steigenden Datenverkehr an ihre Leistungsgrenzen stoßen. Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Nature Communications veröffentlicht.

Der Modulator entsteht, ähnlich wie moderne Computerchips, mit erprobten Halbleiterverfahren. Die Forschenden kombinieren dabei Lithiumtantalat – ein Material, das Licht besonders gut lenkt – mit einer bewährten Chip-Fertigungstechnik aus der Mikroelektronik. Bisher wurden die beiden Technologien nicht gemeinsam eingesetzt, doch nun ermöglichen sie erstmals eine zuverlässige Massenproduktion.

Erprobte Herstellung

Lichtmodulatoren wandeln elektrische Signale in Lichtimpulse um – sie bilden bereits heute die Grundlage für schnelles Internet und eignen sich für Anwendungen mit riesigen Datenströmen, wie beim Training mit künstlicher Intelligenz. Neu ist dabei vor allem das Fertigungsverfahren: „Der entscheidende Fortschritt liegt in den Kupferelektroden und in der Art, wie wir sie herstellen“, sagt Prof. Christian Koos, Leiter des Instituts für Photonik und Quantenelektronik (IPQ) des KIT. Kupfer leitet Signale besser als das bislang verwendete Gold und ermöglicht zugleich sehr glatte Oberflächen.

Dadurch arbeitet das Bauteil zum einen effizienter, weil weniger Energie verloren geht. Zum anderen lassen sich die Kupferelektroden in einem Verfahren herstellen, das in der elektronischen Computerchip?Fertigung bereits millionenfach erprobt ist. Dabei entsteht eine fast spiegelglatte Oberfläche, über die sich optische Mikrochips mit elektronischen Chips verbinden lassen. Die Modulatoren lassen sich somit einfacher herstellen und auch in bereits vorhandene elektronische Systeme einbauen.

Mehr als 400 Gigabit pro Sekunde möglich

Tests des KIT-Teams zeigen: „Der Modulator ermöglicht höchste Datenraten und läuft vor allem stabil – ohne dass wir die Einstellungen immer wieder korrigieren müssen“, sagt Alexander Kotz, ebenfalls vom IPQ. Ein großer Fortschritt, denn das Nachjustieren im Dauerbetrieb ist aufwendig, verkompliziert Übertragungssysteme und verbraucht Energie – ein besonders kritischer Punkt beim millionenfachen Einsatz solcher Bauteile in Rechenzentren und KI-Clustern.

Laut den KIT-Forschenden erreicht der Modulator Datenraten von mehr als 400 Gigabit pro Sekunde, was der gleichzeitigen Übertragung von rund 80.000 HD-Streams (bei 5 Megabit pro Sekunde) oder dem Versenden von acht kompletten HD-Filmen entspricht. „Wir arbeiten an der Grenze dessen, was heute technisch möglich ist – mit einer leistungsfähigeren Ansteuerelektronik könnten wir die Datenraten sogar noch steigern“, erklärt Kotz.

Koos betont, dass die Technologie insbesondere für Rechenzentren und KI-Cluster attraktiv ist, da diese bereits heute unter Engpässen beim Datenaustausch zwischen den Prozessoren leiden.

Zur Originalpublikation



  • Maschinenexporte: Schwaches erstes Halbjahr

    Maschinenexporte: Schwaches erstes Halbjahr

    Die Maschinen- und Anlagenbaufirmen aus Deutschland mussten im ersten Halbjahr 2024 deutliche Einbußen auf den Auslandsmärkten hinnehmen.

    mehr lesen: Maschinenexporte: Schwaches erstes Halbjahr

  • Vinci Energies trifft Übernahmevereinbarung mit der Fernao-Gruppe

    Vinci Energies trifft Übernahmevereinbarung mit der Fernao-Gruppe

    Vinci Energies hat eine Vereinbarung zur Übernahme der Fernao-Gruppe, einem Anbieter von Cybersecurity-Dienstleistungen in Deutschland und der Schweiz, unterzeichnet.

    mehr lesen: Vinci Energies trifft Übernahmevereinbarung mit der Fernao-Gruppe

  • Europas Open-Source-Community trifft sich in Mainz

    Europas Open-Source-Community trifft sich in Mainz

    Ab sofort ist die Anmeldung für die Open Community Experience (OCX 2024) möglich. Die Konferenz in Mainz richtet sich an verschiedene Open-Source-Communities, u.a. aus den Bereichen Automotive & Mobilität, Cloud…

    mehr lesen: Europas Open-Source-Community trifft sich in Mainz

  • Deutsche Unternehmen handeln bei SAP wenig strategisch

    Deutsche Unternehmen handeln bei SAP wenig strategisch

    Der aufgeschobene Umstieg auf SAP S/4 Hana und die Zurückhaltung bei Innovationen prägen das Handeln vieler Unternehmen, so eine Studie des Marktforschungsunternehmens ISG.

    mehr lesen: Deutsche Unternehmen handeln bei SAP wenig strategisch

  • Gaia-X Roadshow kommt nach Dortmund

    Gaia-X Roadshow kommt nach Dortmund

    Um Datenräume in der Logistik geht es im Rahmen der Gaia-X Roadshow, die am 17. September Station in Dortmund macht.

    mehr lesen: Gaia-X Roadshow kommt nach Dortmund

  • Bain analysiert den Markt für generative KI

    Bain analysiert den Markt für generative KI

    Auch abseits der großen KI-Modelle tut sich viel auf dem Markt für generative künstliche Intelligenz. Was? Das hat die Unternehmensberatung Bain & Company untersucht und Anbieter unter die Lupe genommen.

    mehr lesen: Bain analysiert den Markt für generative KI

  • So viele unbesetzte Ausbildungsstellen wie nie zuvor

    So viele unbesetzte Ausbildungsstellen wie nie zuvor

    Im Jahr 2023 wurden wieder mehr neue Ausbildungsverträge abgeschlossen. Dennoch hat der Anteil unbesetzter Ausbildungsstellen ein Rekordhoch erreicht.

    mehr lesen: So viele unbesetzte Ausbildungsstellen wie nie zuvor

  • Teilchenbeschleuniger ressourcenschonend betreiben

    Teilchenbeschleuniger ressourcenschonend betreiben

    Ein ressourcenschonender Betrieb von Teilchenbeschleunigern und anderen Großanlagen ist Ziel des EU-Forschungsprojekts Research Facility 2.0 (RF 2.0). Seit Jahresbeginn arbeiten zehn europäische Projektpartner, koordiniert vom Karlsruher Instituts für Technologie (KIT),…

    mehr lesen: Teilchenbeschleuniger ressourcenschonend betreiben

  • Ein Kompetenzzentrum für den digitalen Zwilling

    Ein Kompetenzzentrum für den digitalen Zwilling

    Mit der Gründung eines Digital Twin Center of Excellence (CoE) wollen Altair und L&T Technology Services gemeinsamen Kunden in den Bereichen Mobilität, Hightech und Nachhaltigkeit weltweit Technologien für digitale Zwillinge…

    mehr lesen: Ein Kompetenzzentrum für den digitalen Zwilling

  • Jährlicher Wertschöpfungsverlust von 13 Milliarden Euro

    Jährlicher Wertschöpfungsverlust von 13 Milliarden Euro

    Im ersten Quartal 2024 ist die Gesamtzahl an offenen Stellen in Ingenieurberufen im Vorjahresvergleich um 15,6% auf 148.000 gesunken, bleibt aber weiterhin auf hohem Niveau.

    mehr lesen: Jährlicher Wertschöpfungsverlust von 13 Milliarden Euro

  • AMDT ernennt Eva Wittka zur neuen COO des Executive Board

    AMDT ernennt Eva Wittka zur neuen COO des Executive Board

    Eva Wittka bringt ihre Erfahrungen aus verschiedenen Führungspositionen in den Bereichen IT und SaaS zukünftig als neue Chief Operating Officer (COO) bei AMDT ein.

    mehr lesen: AMDT ernennt Eva Wittka zur neuen COO des Executive Board

  • Classiq stellt Qmod vor

    Classiq stellt Qmod vor

    Als High-Level-Programmiersprache bietet Qmod Hardware-agnostische Modellierungsmethoden für die Quantenprogrammierung in Forschung und Industrie.

    mehr lesen: Classiq stellt Qmod vor