Reiskorngroßer Chip erzeugt präzisen Regenbogen für 6G-Netze

Physiker der Loughborough University und internationale Forschungspartner haben einen Mikrochip entwickelt, der ein besonders präzises Spektrum von Lichtfrequenzen erzeugt. Das soll vor allem Kommunikations-Anwendungen deutlich besser machen.

Schnelle Kommunikation

Die nur etwa reiskorngroße Komponente könnte langfristig dazu beitragen, die für kommende 6G-Netze benötigten Millimeterwellen zuverlässiger zu erzeugen. Darüber hinaus sehen die Forscher Anwendungsmöglichkeiten für Radar, Spektroskopie, astronomische Messungen und hochpräzise Zeitmessung in Quantentechnologien.

Im Mittelpunkt der Entwicklung steht ein sogenannter Microcomb. Dabei handelt es sich um einen optischen Frequenzkamm, bei dem zahlreiche Lichtfrequenzen in exakt definierten Abständen angeordnet sind. Das Muster ähnelt einem Regenbogen, ist allerdings für das menschliche Auge unsichtbar. Über eine spezielle Antenne lassen sich die optischen Frequenzen anschließend in elektromagnetische Signale im Millimeterwellenbereich umwandeln.


Millimeterwellen gelten als interessant für zukünftige Kommunikationsnetze, weil sie große Bandbreiten bereitstellen können. Dadurch ließen sich mehr Daten gleichzeitig übertragen. Bisher war es jedoch schwierig, mehrere solcher Signale gleichzeitig mit der erforderlichen Genauigkeit und Stabilität zu erzeugen.

Genau hier setzt das neue Verfahren an. Statt das Laserlicht ausschließlich durch einen winzigen Resonator auf dem Chip laufen zu lassen, verbinden die Forscher den Mikroresonator mit einer deutlich größeren optischen Faserschleife. Das Licht zirkuliert kontinuierlich durch beide Komponenten. Dadurch können sich die gewünschten optischen Zustände aufbauen und stabil halten.

Muss noch kleiner werden

Das System erzeugt so letztlich mehrere präzise voneinander getrennte Frequenzen gleichzeitig. Jede davon könnte prinzipiell als eigener Übertragungskanal genutzt werden. Zudem können die Wissenschaftler einzelne Frequenzen gezielt verstärken oder abschwächen. Die hohe Genauigkeit des optischen Signals bleibt dabei auch nach der Umwandlung in Millimeterwellen erhalten.

Die Technologie befindet sich allerdings noch im Forschungsstadium. Während der zentrale Chip nur wenige Millimeter groß ist, benötigt der gesamte Versuchsaufbau derzeit noch einen Labortisch. Die Forscher wollen das System weiter verkleinern und energieeffizienter machen. Perspektivisch könnte es auf die Größe eines Schuhkartons schrumpfen und damit auch für den Einsatz auf Satelliten interessant werden.


Siehe auch: