Plasmonischer Modulator knackt Terahertz-Schwelle

Zum Einsatz kommen könnten solche Modulatoren überall dort, wo große Datenmengen übertragen werden, als Bindeglied zwischen der elektrischen Welt und der Datenübertragung mit Licht. „Daten liegen zunächst immer in elektrischer Form vor, und bei der Übertragung kommt heute immer irgendwo die Glasfaser ins Spiel“, sagt Leuthold. Die nächste Mobilfunkgeneration (6G) wird im Terahertz-Bereich arbeiten. Deren Rückgrat – die Leitungen zwischen den Basisstationen – nutzt die Glasfasertechnologie. „Unser Modulator ermöglicht es, Funksignale und andere elektrische Signale direkt und somit effizient in optische Signale umzuwandeln“, sagt Yannik Horst. 

Die Übertragung von Terahertz-Signalen auf Glasfaser ist zwar bereits jetzt technisch möglich, aber umständlich. Es braucht dazu heute mehrere teure Bauteile. Die neuen Modulatoren können die Signale direkt umwandeln, was den Energieverbrauch reduziert und die Messgenauigkeit erhöht. Außerdem sind heute für verschiedene Frequenzbereiche unterschiedliche Bauteile nötig. Der neue Modulator kann bei jeder Frequenz von zehn Megahertz bis 1,14 Terahertz eingesetzt werden. „Mit einem einzigen Bauteil decken wir den gesamten Frequenzbereich ab. Damit ist er extrem vielseitig einsetzbar“, sagt Horst.

Weitere Anwendungsmöglichkeiten sind die Glasfaser-Datenübertragung innerhalb von Hochleistungsrechenzentren und zwischen solchen Zentren. Und schließlich sind die Bauteile für die Hochleistungsmesstechnik interessant. Dazu gehören bildgebende Verfahren in der Medizin, Spektroskopiemethoden für die Materialanalyse, Gepäckscanner an Flughäfen oder die Radartechnik. Schon heute arbeiten solche Geräte teilweise im Terahertz-Bereich.

Der neue Modulator ist eine winzige Nanostruktur, die aus verschiedenen Materialien aufgebaut ist, unter anderem aus Gold. Er nutzt die Wechselwirkung von Licht mit freien Elektronen im Gold. Entwickelt an der ETH Zürich, wurde es von Polariton Technologies gebaut – ein Spin-off, das aus Leutholds Gruppe hervorgegangen ist. Diese Firma arbeitet daran, die Terahertz-Modulatoren auf den Markt zu bringen, damit diese in Zukunft breit in der Datenübertragung und der Messtechnik eingesetzt werden können.

ETHZ / JOL