Messung von Signalen ultrahoher Bandbreite mit integrierten Systemen

• Antragsteller: Professor Dr. Thomas Schneider
• Fachliche Zuordnung: Elektronische Halbleiter, Bauelemente und Schaltungen, Integrierte Systeme, Sensorik, Theoretische Elektrotechnik ; Kommunikationstechnik und -netze, Hochfrequenztechnik und photonische Systeme, Signalverarbeitung und maschinelles Lernen für die Informationstechnik
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 454954953

In der Physik, Biologie und Technik nehmen die Bandbreiten der zu analysierenden Signale stetig zu. Beispielsweise wird 2022 laut des Cisco Visual Networking Index Forecast die Anzahl der mit dem Internet verbundenen Geräte das Dreifache der Weltbevölkerung betragen. Entsprechend wird sich der weltweite Internetverkehr in den nächsten fünf Jahren verdreifachen. Weltweite Krisen wie Covid-19 haben die Datenraten in den Netzwerken zusätzlich in die Höhe getrieben, mit einer dramatischen Verlagerung von Geschäftszentren in Wohngebiete. Die steigenden Datenraten erhöhen die Anforderungen an die elektrische Signalverarbeitung und -messung in den globalen Kommunikationsnetzen. Gegenwärtige Lösungen, die auf Elektronik beruhen, sind durch einen ineffizienten Energieverbrauch und ihre Wärmeableitung begrenzt. In diesem Projekt wollen wir alternative Verfahren zur Messung von Signalen mit hoher Bandbreite entwickeln, die auf Photonik basieren: Silizium basierte Systeme, die Lichtwellen anstelle von Elektronik verarbeiten. Photonische Lösungen ermöglichen die Messung von Signalen mit extrem hoher Bandbreite und sind immun gegen elektromagnetische Störungen. Wir versuchen, photonische Geräte mit ausgereifter Elektroniktechnologie zu kombinieren, um vollständige Lösungen für die Signalmessung zu erhalten, die die Anforderungen von morgen erfüllen. Spezifische Forschungsziele sind integrierte Geräte zur Messung von Signalen mit ultrahoher Bandbreite im Zeit- und Frequenzbereich mit einer doppelt so großen Abtastrate wie aktuelle elektronische Oszilloskope und einer um eine Größenordnung höheren Auflösung als aktuelle optische Spektrometer. Diese Methoden werden den Weg zu kostengünstigen Messchips mit geringem Platzbedarf ebnen, die in der Lage sind, Bandbreiten im THz-Bereich für verschiedene Anwendungsbereiche in Physik, Biologie und Ingenieurwesen, einschließlich Sensorik, Spektroskopie und Kommunikation, zu überwachen und zu messen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Israel
• ausländischer Mitantragsteller: Professor Avinoam Zadok, Ph.D.