Untersuchung von Verfahren zur Speicherung optischer Datenpakete

• Applicant: Professor Dr. Thomas Schneider
• Subject Area: Electronic Semiconductors, Components and Circuits, Integrated Systems, Sensor Technology, Theoretical Electrical Engineering
• Term: from 2008 to 2015
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 105225440

In dem Projekt sollten optische Zwischenspeicher untersucht werden, dabei stand in der ersten Teilphase vor allem die Verringerung bzw. Vergrößerung der Gruppengeschwindigkeit optischer Pulse (Slow- und Fast-Light) im Mittelpunkt. Es gelang uns zu zeigen, dass optische Pulse mit Hilfe der stimulierten Brillouin Streuung (SBS) verzerrungsfrei verzögert werden können. Nachdem wir die theoretischen Grundlagen für die verzerrungsfreie Verzögerung geschaffen hatten, konnten wir mehrere Verfahren entwickeln, mit denen dies möglich ist. Dies ist ein Durchbruch für das gesamte Gebiet, da nun jede beliebige Verzögerung der Pulse, durch eine Kaskadierung einzelner verzerrungsfreier Stufen erzielt werden kann. Damit sind die Ziele, die wir uns für die erste Projektphase gesteckt hatten, erreicht worden. Während der Bearbeitung des Projekts entwickelten wir eine Idee zur einfachen Speicherung ganzer optischer Datenpakete. Wir haben sie Quasi-Light-Storage (QLS) getauft [1]. Die QLS ist sehr einfach und ermöglicht die verzerrungsfreie Speicherung einzelner Pulse und ganzer Datenpakete. Die Speicherzeit ist frei zwischen Null und 100ns wählbar und wird damit nur von Systemen übertroffen, die Resonanzen in ultrakalten Materialsystemen oder extrem komplizierte Aufbauten nutzen. Im Gegensatz zu diesen ist sie aber unabhängig von der Wellenlänge, dem Datenformat, der Modulation und der Bitrate. Außerdem lassen sich sowohl digitale, als auch analoge Signale speichern. Damit hat die QLS ein sehr breites Anwendungspotenzial in allen Bereichen, in denen optische Signale gespeichert werden müssen. Die Bedeutung der QLS zeigt sich auch darin, dass sie im Oktoberheft von Nature Photonics als „Research Highlight“ vorgestellt wird. Da die QLS ein derart großes Potenzial hat, wollen wir uns in der zweiten Projektphase auf die Untersuchung dieses neuen Verfahrens konzentrieren. Bislang konnten wir leider nur zeigen, dass die Methode grundsätzlich funktioniert. Sie ist zwar sehr viel versprechend, allerdings kennen wir ihre Möglichkeiten und Grenzen bisher noch nicht. Daher ist es schwierig zu bestimmen, für welche konkreten Anwendungsfelder sie tatsächlich eingesetzt werden kann. Neben der weiteren Verbesserung – für die bereits eine Vielzahl von Ideen vorliegen – soll vor allem untersucht werden, in welchen unterschiedlichen Anwendungsfeldern sich die QLS zur Speicherung von Licht einsetzen lässt.

• DFG Programme: Research Grants
• Major Instrumentation: Bit Pattern Generator
• Instrumentation Group: 6040 Frequenz-Umformer (statisch) und Hochfrequenzgeneratoren