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



  • Kumavision übernimmt Henrichsen4msd

    Kumavision übernimmt Henrichsen4msd

    Zum Jahreswechsel hat Kumavision Henrichsen4msd übernommen. Die Lösungen des DMS-Spezialisten sollen das eigene Portfolio ergänzen.

    mehr lesen: Kumavision übernimmt Henrichsen4msd

  • Philippine de T’Serclaes wird Chief Sustainability Officer

    Philippine de T’Serclaes wird Chief Sustainability Officer

    Nachhaltigkeitsstrategie Philippine de T’Serclaes wird Chief Sustainability Officer Dassault Systèmes beruft Philippine de T’Serclaes zum Chief Sustainability Officer. Mit diesem Schritt will das Unternehmen seine Nachhaltigkeitsstrategie stärken.

    mehr lesen: Philippine de T’Serclaes wird Chief Sustainability Officer

  • ZEW-Konjunkturerwartungen für Eurozone im Dezember verbessert

    ZEW-Konjunkturerwartungen für Eurozone im Dezember verbessert

    Entspanntere Energiemärkte beflügeln Konjunktur ZEW-Konjunkturerwartungen für Eurozone im Dezember verbessert Im Dezember 2022 haben sich die ZEW-Konjunkturerwartungen für Deutschland und die Eurozone verbessert. Fachleute aus dem Finanzmarkt gehen von einem…

    mehr lesen: ZEW-Konjunkturerwartungen für Eurozone im Dezember verbessert

  • Bechtle beruft CTO

    Bechtle beruft CTO

    Plattformstrategie im C-Level verankert Bechtle beruft CTO Dirk Müller-Niessner (Bild) hat zum 1. Januar 2023 die neu geschaffene Position des CTO besetzt. Damit will das Systemhaus die Verantwortung für seine…

    mehr lesen: Bechtle beruft CTO

  • FlexPro forscht an Industrie 5.0

    FlexPro forscht an Industrie 5.0

    Wissensbasierte Produktionsplanung FlexPro forscht an Industrie 5.0 Im Herbst 2021 ist das Industrie 5.0-Forschungsprojekt FlexPro gestartet. Nun legen die Projektpartner erste Erkenntnisse vor.

    mehr lesen: FlexPro forscht an Industrie 5.0

  • Warum stockt die digitale Transformation

    Warum stockt die digitale Transformation

    In der neuen Expertise des Forschungsbeirats der Plattform Industrie 4.0 untersuchen die beiden Fraunhofer-Institute IAO und IPA die Gründe, warum die digitale Transformation in Unternehmen oftmals nur langsam vorankommt. Die…

    mehr lesen: Warum stockt die digitale Transformation

  • Dominik Bösl wird zweiter Geschäftsführer von Micropsi Industries

    Dominik Bösl wird zweiter Geschäftsführer von Micropsi Industries

    Dominik Bösl zukünftig als Geschäftsführer, gemeinsam mit Gründer Ronnie Vuine, das Berliner Robotik-Startups Micropsi Industries.

    mehr lesen: Dominik Bösl wird zweiter Geschäftsführer von Micropsi Industries

  • Japan weltweit größter Hersteller von Industrierobotern

    Japan weltweit größter Hersteller von Industrierobotern

    45 Prozent des weltweiten Roboterangebots kommt aus Japan. Wie die International Federation of Robotics mitteilt, wurden im Jahr 2020 136.069 Industrieroboter von dort aus exportiert.

    mehr lesen: Japan weltweit größter Hersteller von Industrierobotern

  • Intel investiert in europäische Chip-Fertigung

    Intel investiert in europäische Chip-Fertigung

    Intel investiert 17 Mrd.€ in zwei neue Halbleiterfabriken in Magdeburg. Insgesamt sollen der in den nächsten zehn Jahren bis zu 80Mrd.€ in die europäische Chip-Herstellung fließen.

    mehr lesen: Intel investiert in europäische Chip-Fertigung

  • QSolid entwickelt ersten deutschen Quantencomputer

    QSolid entwickelt ersten deutschen Quantencomputer

    25 Forschungseinrichtungen, Unternehmen und Start-ups aus ganz Deutschland tun sich im im Projekt QSolid zusammen, an dessen Ende ein in Deutschland hergestellter Quantencomputer stehen soll.

    mehr lesen: QSolid entwickelt ersten deutschen Quantencomputer

  • Hohe Energiepreise belasten Unternehmen

    Hohe Energiepreise belasten Unternehmen

    Der Krieg in der Ukraine wirkt sich negativ auf deutsche Unternehmen aus. Laut einer Befragung des Instituts der deutschen Wirtschaft (IW) sorgen vor allem hohe Energiepreise und fehlende Gaslieferungen für…

    mehr lesen: Hohe Energiepreise belasten Unternehmen

  • Maschinenbauer spüren die Auswirkungen des Krieges

    Maschinenbauer spüren die Auswirkungen des Krieges

    Der Krieg in der Ukraine wirkt sich auf die Maschinen- und Anlagenbauer aus. Laut Blitz-Umfrage des VDMA sehen 85 Prozent der Firmen den Krieg als gravierendes oder merkliches Risiko für…

    mehr lesen: Maschinenbauer spüren die Auswirkungen des Krieges