Preisgekrönte Frequenzkämme

Christian Koos vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT) erhält in diesem Jahr den Preis des Landes Baden-Württemberg für angewandte Forschung. Das gab die Ministerin für Wissenschaft, Forschung und Kunst Theresia Bauer heute in Stuttgart bekannt. Koos forscht an nanophotonischen Bauteilen und neuartigen Verfahren für die optische Hochgeschwindigkeitskommunikation. Zusammen mit Kollegen von der Ecole Polytechnique Federale de Lausanne (EPFL) gelang es ihm und seinem Team, einen Datenstrom von 1,44 Terabit pro Sekunde – das entspricht dem Datenvolumen von mehr als 100 Millionen Telefongesprächen – mithilfe eines miniaturisierten optischen Frequenzkammes zu übertragen.

„Die optische Hoch­geschwin­dig­keits­kom­muni­ka­tion bildet das Rückgrat der Infor­mations­gesell­schaft. Mit seiner Forschung trägt Christian Koos auf heraus­ragende Weise zur Lösung wichtiger Zukunfts­fragen bei. Die Aus­zeich­nung mit dem Landes­forschungs­preis ist eine weitere Aner­kennung seiner groß­artigen Leistungen“, sagt KIT-Präsident Holger Hanselka.

Christian Koos und seine Mitarbeiter forschen am Institut für Photonik und Quanten­elektronik und am Institut für Mikro­struktur­technik des KIT an neuen optischen Bauteilen und Über­tragungs­techniken für die Terabit-Kommuni­kation. Ziel der Arbeiten ist es, die Bauteile zu miniatu­risieren und auf optische Mikrochips zu integrieren. „Wir arbeiten daran, Sender- und Empfänger­systeme, die heute noch ganze Schaltschränke füllen, auf das Format einer Streichholzschachtel zu reduzieren. Das macht die Systeme nicht nur kostengünstiger, sondern spart auch Strom – unsere Bauteile zählen zu den energie­effizien­testen weltweit“, erläutert Koos. Neben der Terabit-Kommuni­kation in großen Daten­zentren sieht er eine Reihe weiterer Anwendungsmöglichkeiten für seine Bauteile, etwa in der Sensorik und Mess­technik oder in den Lebens­wissen­schaften, in denen optische Chips zunehmend wichtig werden.

Eine zentrale Rolle beim Beschleunigen der Datenübertragung spielt der Einsatz von Frequenzkämmen statt herkömmlicher Laserstrahlen: Optische Frequenzkämme bestehen aus Tausenden dicht benachbarter Spektrallinien, deren Abstände sehr präzise definiert sind. Jede dieser Spektrallinien kann man zur Übertragung eines Datensignals nutzen. „Eine einzige Frequenzkammquelle kann damit eine Vielzahl konventioneller Laser in einem Datenübertragungssystem ersetzen“, sagt Jörg Pfeifle, der in der Gruppe von Christian Koos zu Frequenzkämmen forscht. In der Kombination mit kleinsten Bauteilen, die eine hohe Zahl von Nanostrukturen auf einem winzigen Siliziumchip vereinen, ermöglichen optische Frequenzkämme die energieeffiziente Verarbeitung von Datenströmen mit höchsten Übertragungsraten auf kleinstem Raum.

Das Preisgeld des Landesforschungspreises will Christian Koos zum einen in Geräte investieren, die neue Möglichkeiten in der Nanofabrikation und in der Datenübertragung eröffnen. Darüber hinaus will er das Preisgeld auch als „wissenschaftliches Wagniskapital“ nutzen und so Nachwuchswissenschaftlerinnen und Nachwuchswissenschaftler Freiräume für kreatives Forschen zu ermöglichen. „Ich möchte damit Arbeiten von Doktoranden und Post-Doktoranden finanzieren, die ganz neue Ideen eigenständig ausprobieren wollen“, so Koos.

Mit dem Landesforschungspreis Baden-Württemberg zeichnet das Ministerium für Wissenschaft, Forschung und Kunst herausragende Forscherinnen und Forscher aus. Der mit 200.000 Euro höchstdotierte Forschungspreis eines Bundeslandes wird zu gleichen Teilen jeweils an eine Wissenschaftlerin oder einen Wissenschaftler aus der Grundlagenforschung und der angewandten Forschung vergeben. Den Preis für Grundlagenforschung erhält in diesem Jahr Katerina Harvati-Papatheodorou, Paläoanthropologin an der Universität Tübingen. Die Preisverleihung findet am 8. Dezember 2014 in Stuttgart statt.

Seit 2010 forscht und lehrt Christian Koos am Karlsruher Institut für Technologie, seit 2013 leitet er das Institut für Photonik und Quantenelektronik und ist Mitglied der kollegialen Leitung des Instituts für Mikrostrukturtechnik. Die durch den Landesforschungspreis ausgezeichneten Arbeiten sind eingebettet in das multidisziplinäre Ausbildungsprogramm der Helmholtz International Research School for Teratronics (HIRST), deren Koordinator und Sprecher Christian Koos seit 2012 ist.

KIT / DE