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



  • Besser aus der Krise kommen

    Besser aus der Krise kommen

    Die finanziellen Auswirkungen der Corona-Pandemie sind groß, dennoch birgt die aktuelle Krise auch positives. Laut einer Umfrage des VDI führt die aktuelle Situation dazu, dass sich Unternehmen digitaler und krisenfester…

    mehr lesen: Besser aus der Krise kommen

  • Zukunftssicherheit im deutschen Maschinenbau

    Zukunftssicherheit im deutschen Maschinenbau

    Die Maschinenbau-Branche leidet unter den Folgen von Covid-19. Doch die Ursachen für die Probleme liegen tiefer. Das zeigt die jüngste Studie von Inform: ‚Trendreport 2020 für den Maschinen- und Anlagenbau:…

    mehr lesen: Zukunftssicherheit im deutschen Maschinenbau

  • BMW und Mercedes-Benz legen Entwicklungskooperation auf Eis

    BMW und Mercedes-Benz legen Entwicklungskooperation auf Eis

    BMW und Mercedes-Benz stoppen ihre Kooperation zur Entwicklung automatisierter Fahrzeuge. Die Entwicklung einer gemeinsamen Technologiebasis wäre zu aufwendig, heißt es in einer gemeinsamen Pressemitteilung. Auch die Konjunktur spiele bei der…

    mehr lesen: BMW und Mercedes-Benz legen Entwicklungskooperation auf Eis

  • Corona bremst Robotik und Automation stärker als erwartet

    Corona bremst Robotik und Automation stärker als erwartet

    VDMA Robotik+Automation rechnet für das laufende Jahr mit einem Umsatzrückgang von mindestens 20 Prozent. Vor Ausbruch der Pandemie ging der Verband von einem Rückgang von 10 Prozent aus.

    mehr lesen: Corona bremst Robotik und Automation stärker als erwartet

  • Schmersal-Gruppe nach Cyberangriff wieder handlungsfähig

    Schmersal-Gruppe nach Cyberangriff wieder handlungsfähig

    Der Anruf kam am 20. Mai um 16.45 Uhr: Die Schmersal-Gruppe wurde von offizieller Seite informiert, dass Cyberkriminelle einen gezielten Angriff auf das Firmennetzwerk planen. Nach einer Verifikation des Anrufs…

    mehr lesen: Schmersal-Gruppe nach Cyberangriff wieder handlungsfähig

  • Gemeinsamer Standard für unterschiedliche Ortungslösungen

    Gemeinsamer Standard für unterschiedliche Ortungslösungen

    Ein Zusammenschluss von rund 60 Unternehmen aus Europa, Amerika und Asien hat mit ‘Omlox‘ einen Ortungsstandard für die Industrie eingeführt. Die weltweie Koordination wird durch die Profibus Nutzerorganisation übernommen.

    mehr lesen: Gemeinsamer Standard für unterschiedliche Ortungslösungen

  • Kleinserienproduktion für die Elektromobilität

    Kleinserienproduktion für die Elektromobilität

    Im Forschungsprojekt ‘ProeK‘ haben die Projektpartner untersucht, wie sich die Produktion von Kleinserien bei Elektrofahrzeugen verbessern lässt. Beteiligt waren u.a. Elektrofahrzeughersteller und Forschungspartner wie das WZL der RWTH Aachen.

    mehr lesen: Kleinserienproduktion für die Elektromobilität

  • Erwartungen an Konjunktur im Juni steigen

    Erwartungen an Konjunktur im Juni steigen

    Insgesamt steigen die Erwartungen an die Konjunktur für den Monat Juni 2020, haben die Volkswirte beim ZEW ermittelt. Viele exportorientierte wie der Maschinen- und Fahrzeugbau teilen diese positive Einschätzung noch…

    mehr lesen: Erwartungen an Konjunktur im Juni steigen

  • PSI übernimmt Prognosesoftwareanbieter Prognos Energy

    PSI übernimmt Prognosesoftwareanbieter Prognos Energy

    Der Softwareanbieter PSI hat Prognos Energy übernommen. Das Unternehmen aus Potsdam ist auf Einspeisungsprognosen aus erneuerbaren Energien spezialisiert.

    mehr lesen: PSI übernimmt Prognosesoftwareanbieter Prognos Energy

  • Maschinenbau will trotz Corona weiter ausbilden

    Maschinenbau will trotz Corona weiter ausbilden

    Laut einer aktuellen Umfrage des VDMA unter 600 Mitgliedsfirmen gehen 68 Prozent davon aus, dass sie künftig genauso viele gewerblich-technische Ausbildungsplätze anbieten können, wie vor der Corona-Pandemie.

    mehr lesen: Maschinenbau will trotz Corona weiter ausbilden

  • Industrie 4.0 im Maschinenbau im Trend

    Industrie 4.0 im Maschinenbau im Trend

    Im Rahmen der Marktstudie ‚Industrielle Kommunikation/Industrie 4.0 2020‘ gaben im Januar/Februar 2020 mehr als 300 Maschinenbauunternehmen Auskunft über das Einsatzverhalten und über zukünftige Entwicklungen in den Bereichen Kommunikationstechnologien und Industrie…

    mehr lesen: Industrie 4.0 im Maschinenbau im Trend

  • Cyberattacken oft zu spät entdeckt

    Cyberattacken oft zu spät entdeckt

    Mangelnde Reaktionsgeschwindigkeit ist für den Mittelstand die größte Herausforderung bei Cyberangriffen. Dabei stehen laut einer Studie von Deloitte Mitarbeiter bei der Abwehr von Risiken im Brennpunkt. Phishing-Mails, Betrugs-Websites und Erpressungssoftware…

    mehr lesen: Cyberattacken oft zu spät entdeckt