Breitbandiges spannungsgesteuertes VCSEL-Transmitsystem mit höchster Energie-Effizienz - VOLTA

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Friedel Gerfers
• Fachliche Zuordnung: Elektronische Halbleiter, Bauelemente und Schaltungen, Integrierte Systeme, Sensorik, Theoretische Elektrotechnik
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 521607727

Dieser Forschungsantrag befasst sich mit optischen Sendersystemen auf der Basis von Vertical Cavity Surface Emitting LASER (VCSEL). VCSEL-Dioden bieten ein optimales Verhältnis von Performanz und Kosten, da sie eine ausreichende Signalbandbreite bei sehr niedrigem Bias-Strom (geringer Stromverbrauch) zu sehr niedrigen Stückpreisen bieten. Die Entwicklung von VCSEL-Treibern stagniert jedoch, so dass Transmittersysteme für Datenraten über 50 Gbit/s keine wettbewerbsfähigen Energieeffizienzen von unter 1 pJ/Bit fehlerfrei (d. h. BER<1e-12) erreichen. Dieses Projekt zielt darauf ab, die Energieeffizienz des Gesamtsystems im Vergleich zum Stand der Technik um das 2 bis 4-fache zu steigern, indem die Senderarchitektur so umgestaltet wird, dass sie den VCSEL-Bedingungen, wie z. B. der Impedanz, entspricht, um nicht nur die Energieeffizienz zu steigern sondern gleichzeitig die elektrooptische Systembandbreite zu erhöhen, während die Bitfehlerrate weiterhin unter BER<1e-12 bleibt. Erreicht wird dies durch die Einführung der ersten echten Voltage-Mode-Transmitter-Topologie, die in Verbindung mit einem passiven Entzerrungsschema verwendet wird (wodurch die üblicherweise verwendete Current-Source-Topologie entfällt).

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen