Physik-Studienpreis

Immer kleiner, immer schneller, immer billiger – seit Beginn des Computerzeitalters verdoppelt sich die Leistung von Prozessoren durchschnittlich alle 18 Monate. Schon vor 60 Jahren prognostizierte Intel-Mitbegründer Gordon E. Moore diese Zunahme der Rechnerleistung. Und das „Mooresche Gesetz“ scheint immer noch zu gelten. Doch jetzt stößt die Miniaturisierung der Elektronik an physikalische Grenzen. Schon heute sind Transistoren nur noch einige Nanometer groß. Reduziert man die Abmessungen noch weiter, steigen die Kosten massiv. Eine Steigerung der Leistung ist nur realisierbar, wenn man Elektronen durch Photonen, also Lichtteilchen, ersetzt und damit photonische Schaltkreise auf Halbleiter-Chips im Stecknadelformat realisiert.

Hier setzt das CIPHOR (Center for Integrated Photonics Research) an, ein neu gegründetes interdisziplinäres Forschungszentrum an der TU Berlin, in dem Zukunftsfelder der integrierten Photonik und Quantenoptik maßgeblich vorangetrieben werden. Ein integraler Bestandteil der Forschungsprogrammatik ist dabei die Miniaturisierung und On-Chip Integration optischer Komponenten und nanophotonischer Materialien auf einem kompakten, leistungsfähigen Halbleiterchip. Als wegweisendes Beispiel zeige ich die Entwicklung kleinstmöglicher Halbleiter-Laser auf, die direkt auf Silizium-Chips integriert werden können und neue Applikationsfelder für die optische Datenübertragung und -verarbeitung eröffnen. Hundert- bis tausendmal dünner als ein Menschenhaar, können sogenannte Nanodraht-Laser als neuartige Lasersysteme genau diese Anforderungen in eleganter Weise erfüllen. Es wird weiters dargestellt, wie solche ultrakleinen Laser buchstäblich Atom für Atom synthetisch aufgebaut werden, in Silizium Wellenleiter integriert werden, und dabei die Entwicklung hochleistungsfähiger optischer Komponenten für zukünftige Computer voranbringen.