Bauteile für die Daten-Autobahn

Vom Glasfaserkabel in die Steckdose müssen sich optische Daten zu elektronischen wandeln – und umgekehrt. „PolyPhotonics“ Berlin entwickelt dafür eine Technologieplattform aus Kunststoffen. Herzstück ist ein winziger Wellenleiter-Chip.

Unsere Straßen und Autobahnen werden stetig für den wachsenden Verkehr ausgebaut – wir erleben es alltäglich. „Wer sich im Internet bewegt ist ebenso auf schnelle Daten-Autobahnen angewiesen“, sagt Crispin Zawadzki vom Berliner Fraunhofer Heinrich-Hertz-Institut HHI. Er macht bewusst: „Alle großen Datencenter werden von amerikanischen Unternehmen betrieben wie etwa von Google, Amazon, Facebook, YouTube, Apple, Microsoft. Gut ausgebaute Daten-Autobahnen aus Glasfaserkabel verlaufen im Meeresboden.“ Und wie sieht es mit der Anbindung aus? Innerhalb von Deutschland sind unsere Daten größtenteils in Kupferkabeln unterwegs, was mit ständiger Staugefahr und Zeitverzögerung einhergehe, sagt der Experte für Nachrichtentechnik. Zum Vergleich: Durch 100 Meter Kupferkabel passen Datenmengen von 100 Megabit pro Sekunde. Durch 100 Kilometer Glasfaserkabel rauschen 100 Terabit pro Sekunde. Das Tausendfache der Strecke also fasst das Millionenfache an Kapazität. Für Zawadzki ist es keine Frage: „Wenn wir als Nation wettbewerbsfähig sein wollen im digitalen Zeitalter, brauchen wir auch super schnelle Daten-Autobahnen.“ Will sagen: Das Kupferkabel hat ausgedient. Die Zukunft gehört den photonischen Netzen aus Glasfasern.

Der photonische Baukasten

Gehäuse für die Polyphotonics-Plattform

In Gehäusen dieser Größe soll die Polyphotonics-Plattform Platz finden.

PRpetuum GmbH

Industrie 4.0 und das Internet der Dinge werfen Schlaglichter auf Baustellen, die auch aus Sicht des Bundesforschungsministeriums drängend zu bearbeiten sind. Das BMBF fördert den Wachstumskern PolyPhotonics Berlin, der am HHI angesiedelt ist. Die Forschungen des Bündnisses aus Wissenschaft und Wirtschaft sind darauf ausgerichtet, die entsprechenden Bauteile bieten zu können, wenn es zum Ausbau einer flächendeckend modernen Infrastruktur kommt. Es handele sich dabei um eine Art Baukasten aus optischen Komponenten, die innerhalb photonischer Kommunikationsnetze benötigt werden, um sich einen hochleistungsfähigen Zugang zum Internet zu verschaffen, erklärt Projektkoordinator Zawadzki. Vereinfacht ausgedrückt: Wenn die Daten die Glasfaser-Autobahn verlassen und am Geräteeingang stehen, müssen sie in elektronische Daten umgewandelt werden, um Einlass zu finden – gleiches passiert in umgekehrte Richtung.

„Wir bauen die technologische Plattform, auf der das geschieht“, sagt Zawadzki und betont, dass in den neuen Wellenleitertechnologien neuartige Polymere ihren großen „Auftritt“ haben. Die langkettigen Moleküle können mit speziellen Eigenschaften und Funktionen versehen werden und sind somit bestens geeignet, besonders kleine optische, bzw. optoelektronische Baugruppen herzustellen.

Der Alleskönner Kunststoff

Winziger Polymer-Chip und Modell der Technologieplattform

Links ist der winzige Polymer-Chip zu sehen, rechts das vergrößerte Modell der Technologieplattform.

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Wissenschaftler Zawadzki zeigt einen Wellenleiter-Chip von nur etwa ein mal fünf Millimetern Größe. Er wird derzeit am HHI unter Laborborbedingungen hergestellt und optimiert. Auf das winzige Siliziumplättchen sind Wellenleiter aus Kunststoffen aufgebracht, die vom Forschungsbündnis speziell dafür entwickelt wurden. „Sie ermöglichen eine Funktionsverdichtung auf kleinster Oberfläche, so dass der winzige Chip nicht nur hochleistungsfähig, sondern auch kostengünstig ist“, erklärt Projektleiter Zawadzki. Er hält ein vergrößertes Modell der Polyphotonics-Plattform in den Händen. Die einzelnen Bauteile des Modells kommen aus dem 3D-Drucker – eine schnelle und unkomplizierte Möglichkeit, jeden Schritt ihrer Weiterentwicklung zu veranschaulichen. „Unser Bündnis realisiert die vollständige Wertschöpfungskette von der Entwicklung bis zur Anwendung der Baukasten-Module“, sagt der Projektleiter und stellt wettbewerbsfähige Produkte in Aussicht, die in der Tele- und Datenkommunikation ihre Anwendung finden sowie in der Sensorik und Analytik, etwa zur Optimierung von Windkraftanlagen oder bei der Materialprüfung.