Nach Schätzungen ist der “Information Communication Technology (ICT)” Sektor für 1.8 %-2.8 % der gesamten weltweiten CO2-Emissionen verantwortlich[1]. Eine Reduktion des Energieverbrauchs von Kommunikationssystemen um 10 % hätte demnach das Potenzial, Millionen von Tonnen CO2-Emissionen zu verhindern und die weltweite Erwärmung zu verlangsamen. Gleichzeitig steigen durch die Nutzung von Video-Plattformen, Streamingdiensten und Online Gaming, die Bandbreiten der zu verarbeitenden Signale und damit der Energieverbrauch der derzeitigen Kommunikationssysteme. Es ist bereits absehbar, dass neue Anwendungen, wie das autonome Fahren, 6G und Industrie X.0 auch weiterhin für steigende Datenraten sorgen werden.
Die THz Photonics Group (TPG) der TU Braunschweig konzentriert sich daher vor allem auf die Erhöhung der Übertragungsgeschwindigkeit von Kommunikationssystemen und die Erweiterung der Bandbreite von Messgeräten und Sensoren bei einem gleichzeitig geringeren Energieverbrauch. Wir erzielen dies durch eine optische oder optisch unterstützte elektronische Signalverarbeitung auf verschiedenen integrierten Plattformen mit Frequenzkamm-Erzeugung, orthogonaler Abtastung, Frequenz-Zeit-Kohärenz, oder nichtlinearen optischen Effekten wie der stimulierten Brillouin-Streuung.
Für Simulationen und das Design integrierter photonischer Chips stehen Lizenzen verschiedener Software Systeme, darunter COMSOL Multiphysics, Optisystem und Lumerical zur Verfügung. Die Chips werden dann entweder in kommerziellen Fabs, oder an Partner-Universitäten in Israel und China gefertigt.
Die Labore der TPG sind vollständig ausgestattet, um die Roh-Chips (ohne Packaging) zu testen und zu charakterisieren. Dazu stehen neben Standardgeräten wie optische und elektrische Spektrumanalysatoren, Filter, Signalgeneratoren usw. Wellenformgeneratoren und Real-time-Oszilloskope mit Analog-Bandbreiten von 33 GHz zur Verfügung.
[1] Freitag et al., (2021), ‘The Real Climate and Transformative Impact of ICT: A Critique of Estimates, Trends, and Regulations’, Patterns.