Optischer Schalter für schnelle Datenleitung

28. Mai 2001, 14:29
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Übertragungsgeschwindigkeit optischer Netzwerke ließe sich dramatisch beschleunigen

Tsukuba - Junji Tominaga und Kollegen des japanischen National Institute of Advanced Industrial Science and Technology haben mit Hilfe von Metallschichten und Laser eine Technik entwickelt, bei der ein Lichtstrahl einen zweiten gezielt an- und ausschalten kann. Ein optischer Transistor auf dieser Basis könnte Übertragungsgeschwindigkeit optischer Netzwerke künftig dramatisch beschleunigen. Derzeit erreichen die Signale in modernen Glasfaserleitungen immer höhere Geschwindigkeiten, werden jedoch an den Schnittstellen der Netzwerke deutlich abgebremst, weil selbst die bisher schnellsten optischen Transistoren im Vergleich zur Datenleitung sehr langsam arbeiten.

Dank Tominagas Entwicklung könnten die Signale in Zukunft auch die Netzknoten mit "Lichtgeschwindigkeit" durchqueren. Die Forscher experimentierten mit einem Schicht-Aufbau ähnlich einer CD. In eine Kunststoffschicht brannten sie flache Vertiefungen, beschichteten sie dünn mit Zink-Sulfid, Silizium als Isolator, Silberoxid und einem Schutzfilm. Dieses "Sandwich", nur 250 Nanometer dick und damit 400mal dünner als ein menschliches Haar, bestrahlten sie von oben mit blauem und von unten mit rotem Laserlicht.. Solange der rote Laser mit einer Grenzleistung um 2,5 Milliwatt arbeitete, blockierten die Schichten das Licht des blauen Lasers. Erhöhte man die Leistung über 2,8 Milliwatt, so ließen sie das Signal zunehmend hindurch.

Noch steht die endgültige Erklärung für diesen Effekt aus. Tominaga und Kollegen glauben zu wissen, dass die Energie des blauen Lasers Elektronengruppen um die Vertiefungen im Schichtaufbau energetisch anregen. Diese so genannten Plasmonen speichern effektiv die Energie des blauen Laserlichts, berichten sie im Fachblatt Applied Physics Letters. Ist der rote Laser intensiv genug, erzeugt er seinerseits so genannte Cluster aus Silberatomen in der Silberoxid-Schicht. Noch unklar ist, weshalb diese Cluster die in den Plasmonen gespeicherte Energie "befreien" und das blaue Licht dadurch weiterleiten. Der Blockade-Effekt ist umkehrbar: Fährt man die Leistung des roten Lasers wieder herunter, so verschwinden die Silber-Cluster wieder. Das Phänomen soll nun die Grundlage erster Prototypen eines neuartigen optischen Schalters bilden. (pte)

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