KIT-Forschende entwickeln Technologie für lichtbasierte Datenverbindungen

0:000:00

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



  • Realistische Simulationen mit Security-Forschung

    Realistische Simulationen mit Security-Forschung

    Die neue Fraunhofer SIT Cyber Range verbindet komplexe Angriffssimulationen mit neuesten Erkenntnissen aus der angewandten Forschung, Expertenschulungen und der Vorstellung von innovativen Security-Werkzeugen: Mit realistischen Angriffssimulationen können Unternehmen die Leistungsstärke…

    mehr lesen: Realistische Simulationen mit Security-Forschung

  • VDMA-Studie zeigt hohe Relevanz interoperabler Schnittstellen

    VDMA-Studie zeigt hohe Relevanz interoperabler Schnittstellen

    Erst die Interoperabilität von Maschinen und Anlagen ermöglicht Unternehmen die Teilhabe an neuen digitalen Strukturen und ist Grundvoraussetzung für neue digitale Geschäftsmodelle. Durch interoperable Schnittstellen können neue Maschinen effizienter integriert…

    mehr lesen: VDMA-Studie zeigt hohe Relevanz interoperabler Schnittstellen

  • Geld weg, Daten weg

    Geld weg, Daten weg

    Mit Ransomware verschlüsseln Cyberkriminelle den Zugang zum kompromittierten Gerät oder den dort gespeicherten Dateien. Anschließend fordern sie Lösegeld mit dem Versprechen, die Sperrung nach Zahlung wieder aufzuheben.

    mehr lesen: Geld weg, Daten weg

  • Impfstoffproduktion in Marburg

    Impfstoffproduktion in Marburg

    Impfstoffproduktion in Marburg Siemens und Biontech rüsten Produktionsanlage um Siemens unterstützt Biontech bei Umrüstung auf Impfstoffherstellung in Marburg. Dabei waren wesentliche Teile des neuen Manufacturing Execution Systems in nur zweieinhalb…

    mehr lesen: Impfstoffproduktion in Marburg

  • Neue Sicherheitslücken entdeckt und geschlossen

    Neue Sicherheitslücken entdeckt und geschlossen

    Am Patch-Tag (13.04.2021) hat Microsoft zwei kritische Sicherheitslücken geschlossen, die lokal installierte Instanzen von Exchange 2013, 2016 und 2019 betreffen. Diese Sicherheitslücken ermöglichen das Ausführen von beliebigem Programmcode auf einem…

    mehr lesen: Neue Sicherheitslücken entdeckt und geschlossen

  • Torsten Hartinger verstärkt Geschäftsführung bei Solid System Team

    Torsten Hartinger verstärkt Geschäftsführung bei Solid System Team

    Das Systemhaus Solid System Team wird von einer Doppelspitze geleitet. Neben Werner Heckl ist seit 1. April auch Torsten Hartinger mit der Geschäftsführung betraut.

    mehr lesen: Torsten Hartinger verstärkt Geschäftsführung bei Solid System Team

  • Materialise erwirbt Kaufoption für 3DLink

    Materialise erwirbt Kaufoption für 3DLink

    Materialise erwirbt Kaufoption von MES-Anbieter Link3D. Mögliche Übernahme könnte den Weg zum cloudbasierten Zugriff auf die 3D-Druck-Software-Plattform von Materialise ebnen.

    mehr lesen: Materialise erwirbt Kaufoption für 3DLink

  • The State of Industrial Cybersecurity

    The State of Industrial Cybersecurity

    Trend Micro beauftragte das unabhängige Marktforschungsinstitut Vanson Bourne mit der Durchführung einer Online-Umfrage unter 500 IT- und OT-Fachleuten in den USA, Deutschland und Japan. Daraus ging hervor, dass mehr als…

    mehr lesen: The State of Industrial Cybersecurity

  • Lenkungskreis unter neuem Vorsitz

    Lenkungskreis unter neuem Vorsitz

    Frank Possel-Dölken (Phoenix Contact) ist neuer Vorsitzender des Lenkungskreises der Plattform Industrie 4.0. Er übernimmt das Amt von Frank Melzer (Festo).

    mehr lesen: Lenkungskreis unter neuem Vorsitz

  • Maschinen- und Anlagenbau rechnet mit Produktionsplus

    Maschinen- und Anlagenbau rechnet mit Produktionsplus

    Der VDMA hat die Produktionsprognose für das laufende Jahr angehoben. War der Verband bisher von einem Zuwachs von 4 Prozent ausgegangen, so rechnet man nun mit einem Produktionsplus von 7…

    mehr lesen: Maschinen- und Anlagenbau rechnet mit Produktionsplus

  • Der monetäre Wert produktions- und produktbezogener Daten

    Der monetäre Wert produktions- und produktbezogener Daten

    xyzWieviel sind Daten wert? Welche Daten sind für die Effizienzsteigerung der Produktion, die Qualitätssteigerung der Produkte oder neue Geschäftsmodelle für die produzierende Industrie und ihre Dienstleistungen von Nutzen und wie…

    mehr lesen: Der monetäre Wert produktions- und produktbezogener Daten

  • Produktionserwartungen legen zu

    Produktionserwartungen legen zu

    Die Auftragsbücher der deutschen Industrieunternehmen füllen sich und die Produktion nimmt zu. Laut Ifo-Konjunkturumfrage liegen die Produktionserwartungen im März sogar auf dem höchsten Stand seit 1991.

    mehr lesen: Produktionserwartungen legen zu