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



  • Der Digitalisierungsbedarf ist hoch

    Der Digitalisierungsbedarf ist hoch

    Wenn es um die Digitalisierung der eigenen Unternehmensprozesse geht, sehen IT-Verantwortliche in deutschen Unternehmen Bedarf in vielen Bereichen. Laut einer Studie des Analystenhauses Techconsult im Auftrag von Valantic liegt dabei…

    mehr lesen: Der Digitalisierungsbedarf ist hoch

  • Mehr Sicherheit für eingebettete Systeme

    Mehr Sicherheit für eingebettete Systeme

    Software und Hardware für vernetzte eingebettete Systeme müssen höchste Anforderungen an Sicherheit, Echtzeitfähigkeit, Energie- und Ressourceneffizienz erfüllen. In dem am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) koordinierten Projekt Xandar erarbeiten acht…

    mehr lesen: Mehr Sicherheit für eingebettete Systeme

  • Schicksalsjahr für die Eurocloud Gaia-X

    Schicksalsjahr für die Eurocloud Gaia-X

    Im Projekt Gaia-X sollen Datenräume entstehen, die europäischen Datenschutz-Standards entsprechen und die unabhängig von den großen Hyperscalern sind. Für Marc Schieder, CIO von Dracoon, entscheidet sich in diesem Jahr, ob…

    mehr lesen: Schicksalsjahr für die Eurocloud Gaia-X

  • 59,2 Millionen coronabedingt ausgefallene Arbeitstage

    59,2 Millionen coronabedingt ausgefallene Arbeitstage

    Wie aus einer Studie des Instituts für Arbeitsmarkt- und Berufsforschung (IAB) hervorgeht, könnten die coronabedingten Arbeitsausfälle der Erwerbstätigen im aktuellen Lockdown bis Mitte Februar auf 59,2Mio. Arbeitstage steigen was 6,2…

    mehr lesen: 59,2 Millionen coronabedingt ausgefallene Arbeitstage

  • Krisenjahr führt zu zweistelligem Produktionsminus

    Krisenjahr führt zu zweistelligem Produktionsminus

    Laut ersten Berechnungen des VDMA lag die Produktion im Maschinen-und Anlagenbau im vergangenen Jahr 12,1 Prozent unter der des Vorjahres.

    mehr lesen: Krisenjahr führt zu zweistelligem Produktionsminus

  • Cyberattacke auf SolarWinds

    Cyberattacke auf SolarWinds

    Nach dem Angriff mit der Malware Sunburst auf Kunden des IT-Anbieters SolarWinds sind auch viele Industrieunternehmen betroffen.

    mehr lesen: Cyberattacke auf SolarWinds

  • Tec Center für 3D-Druck

    Tec Center für 3D-Druck

    HP und verschiedene Partnerunternehmen haben ein Netzwerk ins Leben gerufen, das Industrieunternehmen beim Thema 3D-Druck unterstützen soll.

    mehr lesen: Tec Center für 3D-Druck

  • Joachim Harb in neuer Position bei Infor

    Joachim Harb in neuer Position bei Infor

    Joachim Harb ist neuer Senior Vice President und General Manager Zentraleuropa bei Infor.

    mehr lesen: Joachim Harb in neuer Position bei Infor

  • Kontron erwirbt HC Solutions

    Kontron erwirbt HC Solutions

    Das Softwareunternehmen HC Solutions gehört ab sofort zu Kontron und soll dort in den IoT-Software-Bereich integriert werden.

    mehr lesen: Kontron erwirbt HC Solutions

  • Forschung an der nächsten Mobilfunkgeneration

    Forschung an der nächsten Mobilfunkgeneration

    Zum Jahresbeginn hat die Fraunhofer-Gesellschaft mit ‘6G Sentinel‘ ein Leitprojekt zur Entwicklung von Schlüsseltechnologien für den kommenden Mobilfunkstandard 6G gestartet. Im Mittelpunkt stehen Terahertz-Technologien und Lösungen für flexible Netze.

    mehr lesen: Forschung an der nächsten Mobilfunkgeneration

  • Industrie steigert Ausstoß im Dezember

    Industrie steigert Ausstoß im Dezember

    Insgesamt zeigt sich die Produktion im produzierenden Gewerbe im Dezember unverändert im Vergleich zum Vormonat. Seitens der Industrie hat der Ausstoß jedoch zugelegt.

    mehr lesen: Industrie steigert Ausstoß im Dezember

  • Produktionserwartungen steigen im Januar

    Produktionserwartungen steigen im Januar

    Die Produktionserwartungen der deutschen Industrie haben sich im Januar etwas aufgehellt. In der aktuellen Konjunkturumfrage des Ifo Instituts stiegen sie auf 8,4 Punkte, nach 5,1 im Dezember.

    mehr lesen: Produktionserwartungen steigen im Januar