Ultraschneller Weltrekord mit Licht

Dieter Bimbergs Arbeitsgruppe international führend bei Quantenpunktlaser-Bauelementen

Größenvergleich zwischen einem Quantenpunkt-Halbleiterlaser (auf der vorderen Ecke des Kupferblocks) und einer 1-Cent-Münze. Das Licht aus dem Laser wird in eine Glasfaser (vorn links) eingestrahlt.

Während sich weltweit Sportler mit unerlaubten Stimulanzien aufpeppen und Weltrekorde präsentieren, die dann doch keine sind, hat die Arbeitsgruppe des TU-Professors Dieter Bimberg am Institut für Festkörperphysik tatsächlich einen Weltrekord aufgestellt. Den TU-Wissenschaftlern gelang es, mit Quantenpunktlasern ultraschnelle Pulsfolgen für die optische Datenübertragung zu erzeugen. Die dabei erreichte Taktrate von 20 Milliarden Pulsen pro Sekunde (20 GHz) ist die höchste, die bisher weltweit mit Quantenpunktlasern erreicht wurde. Möglich wurde dies durch die Anwendung des Verfahrens der hybriden Modenkopplung.

Quantenpunktlaser, die ultraschnelle Folgen von Lichtpulsen erzeugen, werden in Zukunft die Übertragung größter Datenmengen über Glasfasernetze ermöglichen und damit dem steigenden Kommunikationsaufkommen Rechnung tragen.

Der Erfolg der wissenschaftlichen Leistung der Arbeitsgruppe von Prof. Bimberg schlägt sich aber auch darin nieder, dass das vor fünf Jahren gegründete Kompetenzzentrum "NanOp - Anwendungen von Nanostrukturen in der Optoelektronik" mit Sitz an der TU Berlin für weitere drei Jahre unterstützt wird: Von 2003 bis 2006 verfügt das Zentrum über 1,4 Millionen Euro, davon 300000 Euro aus der Industrie und knapp 600000 Euro vom Bundesforschungsministerium. Ein Teil der Mittel steht für kurze explorative Projekte, so genannte Machbarkeitsstudien, zur Verfügung. Zusammen mit der Unterstützung durch die TU Berlin ermöglicht dies eine Beschleunigung der Forschung, Entwicklung und zunehmend auch der Vermarktung von Nanostrukturen in der Optoelektronik.

Die Nanotechnologie gilt als eine der Schlüsseltechnologien der Zukunft. Angestrebt werden zum Beispiel auf Halbleiterlasern basierende neuartige Fernseh- und Display-Systeme oder optisch vernetzte Computer, die Dateninformationen nicht mehr durch elektrische Signale, sondern wie in Glasfasernetzen mittels kurzer Lichtpulse weitergeben. Auch in der Medizintechnik und Sensorik sind neuartige Lichtquellen wünschenswert. Die Schlüsselkomponente in all diesen Geräten sind Halbleiterbauelemente, welche nanometergroße Strukturen enthalten, so genannte Quantenpunkte, in denen elektrischer Strom effizient in Licht verschiedener Wellenlänge umgewandelt wird. Die Arbeitsgruppe von Professor Bimberg ist international führend bei der Herstellung und Anwendung von Quantenpunkt-Bauelementen. Quantenpunktlaser können preiswert produziert werden, haben einen geringen Stromverbrauch und sind wellenlängenstabil bei ultraschneller Modulation.

Am NanOp-Netzwerk sind neben Universitäten und Instituten zahlreiche kleine und mittelständische Unternehmen, einige Großunternehmen sowie Kapitalgeber beteiligt. Auch das von Nobelpreisträger Professor Alferov geleitete Ioffe-Institut in St. Petersburg, Russland, ist eingebunden. Insgesamt vierzig Mitglieder streben danach, ihre Kompetenzen auf dem Gebiet der Nano-Optoelektronik zu bündeln, um die Umsetzung der im Rahmen der Arbeit des Kompetenzzentrums bereits gewonnenen und noch zu gewinnenden Forschungsergebnisse in Produkte zu beschleunigen.

Wichtig dabei wird die Einrichtung regionaler Forschungs-, Entwicklungs- und Dienstleistungszentren, so genannter Inkubatoren, sein. Sie sind der Nährboden, auf dem junge Firmen sprießen sollen, und unterstützen diese mit Know-how, Personal und technischer Infrastruktur. In Berlin wird die Einrichtung eines solchen Inkubators erfolgreich vorangetrieben; im nächsten Jahr entsteht an der TU Berlin eine entsprechende Infrastruktur mit Unterstützung des EU-Strukturfonds.

Sybille Nitsche