Rhombos-Online-Nachrichten (RON)
02.11.2011
Kategorie: Technik

Konzept für ultraschnellen Laser entwickelt

Spin-Laser soll die verbesserte Datenübertragung für zukünftiges Internet gewährleisten

Bochum, 28.10.2011 Elektrotechnikern der Ruhr Universität Bochum ist es nach eigenen Angaben gelungen, ein neues Konzept für ultraschnelle Halbleiterlaser zu entwickeln. Dafür soll die Eigendrehbewegung von Elektronen, der sogenannte Spin, ausgenutzt werden, um die bisherigen Barrieren für die Geschwindigkeit erfolgreich zu durchbrechen. Die neuen Spin-Laser hätten das Potenzial zukünftig Modulationsfrequenzen deutlich über 100 GHz zu erreichen. Über ihre Ergebnisse berichten die Forscher in der aktuellen Ausgabe der Zeitschrift „Applied Physics Letters“ des American Institute of Physics.
Die optische Datenübertragung durch Halbleiterlaser ist eine Grundvoraussetzung für die global vernetzte Welt und die heutige Informationsgesellschaft. Der immer größere Vernetzungsgrad und der Wunsch, größere Datenmengen austauschen zu können, bilden die Triebfeder für die Entwicklung immer schnellerer optischer Datenübertragungssysteme. Die maximale Geschwindigkeit herkömmlicher Halbleiterlaser war dabei lange ein begrenzender Faktor – typische Modulationsfrequenzen liegen derzeit bei etwa 10 GHz.
Die Bochumer Forscher glauben, dass es möglich ist, die Modulationsfrequenz bis auf 100 Ghz zu erhöhen, wenn ein so genannter Spin-Laser verwendet wird. Damit wäre die schnelle Übertragung von sehr großen Datenmassen erreichbar.
In den im Moment genutzten Lasern ist die Eigendrehrichtung -der Spin- der injezierten Elektronen willkürlich.  Die Wissenschaftler haben deshalb nach eigenen Angaben einen Laser entwickelt, bei dem Elektronen mit vorher festgelegtem Spinzustand verwendet werden. Durch die Injektion dieser spinpolarisierten Elektronen würde der Laser dazu gezwungen, auf zwei Lasermoden unterschiedlicher Frequenz gleichzeitig zu arbeiten.  Dr. Nils Gerhardt, Erstautor des Artikels, geht davon aus, dass durch die Kopplung der beiden Lasermoden im Mikroresonator eine Schwingung mit neuer Frequenz entsteht, die theoretisch weit über 100 GHz erreichen kann.

(mh)

Originalveröffentlichung:
N.C. Gerhardt, M.Y. Li, H. Jähme, H. Höpfner, T. Ackemann, and M.R. Hofmann: „Ultrafast spin-induced polarization oscillations with tunable lifetime in vertical-cavity surface-emitting lasers“, Appl. Phys. Lett. 99, 151107 (2011), DOI: 10.1063/1.3651339

Kontakt: Dr. Nils Gerhardt, Mail: Nils.Gerhardt@rub.de, Lehrstuhl für Photonik und Terahertztechnologie, Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik der RUB, Universitätsstr. 150, 44801 Bochum
Henning Hoepfner, Mail: henning.hoepfner@rub.de, Lehrstuhl für Photonik und Terahertztechnologie, Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik der RUB, Universitätsstr. 150, 44801 Bochum
Hendrik Jähme, Mail: hendrik.jaehme@rub.de, Lehrstuhl für Photonik und Terahertztechnologie, Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik der RUB, Universitätsstr. 150, 44801 Bochum
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