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DFG-Schwerpunktprogramm 2111

Elektronisch-photonische Signalverarbeitung für sehr schnelle und energieeffiziente technische Systeme

Das Schwerpunktprogramm hat zum Ziel, grundlegende Grenzen der konventionellen elektronischen Signalverarbeitung zu überwinden. Basierend auf den faszinierenden Möglichkeiten der nanophotonischen-nanoelektronischen Integration wird untersucht, wie durch einen grundlegenden Paradigmenwandel von der klassischen elektronischen hin zur elektronisch-photonischen Signalverarbeitung Schaltungen, Algorithmen und Systeme verbessert werden können.

Optische Signalverarbeitung hat große Vorteile im Hinblick auf Geschwindigkeit (Bandbreite) und ist wesentlich energieeffizienter als elektrische Signalverarbeitung. Optische Daten lassen sich überdies mit sehr geringen Verlusten übertragen. Auf der anderen Seite ist die elektronische Signalverarbeitung mit Mikroprozessoren sehr kosteneffizient, verwendet extrem kleine Prozesselemente – Transistoren – und ermöglicht Datenspeicherung, wodurch Software, komplexe Algorithmen und komplexe Systemarchitekturen möglich werden.

Derzeit sind die elektronische und die optische Signalverarbeitung klar getrennte Domänen. In den letzten Jahren wurden jedoch sehr erfolgreich elektronisch-photonische Integrationstechnologien entwickelt. Insbesondere Siliziumphotonik-Technologie erlaubt es erstmalig, optische Bauelemente zusammen mit digitalen Prozessoren, Speicher, Software und analoger Elektronik auf einem Chip zu integrieren. Dies ermöglicht die extreme Miniaturisierung von Optik und die räumlich nahe Realisierung von Optik und Elektronik in nanophotonisch-nanoelektronischen Schaltungen.

Das Schwerpunktprogramm hat das Ziel, das Potenzial der elektronisch-photonischen Signalverarbeitung und Integration aus der Systemperspektive zu untersuchen. Es bringt Forscher aus Physik, Elektrotechnik und Informatik zusammen, um interdisziplinär an neuen elektronisch-photonischen Schaltungen, Algorithmen, Systemen, Kommunikationsverfahren und Sensortechnologien zu forschen. Derzeit werden von der DFG im Rahmen des SPP 11 Projekte mit 17 Principle Investigators und 22 Doktoranden gefördert. Das SPP wird von Professor Christoph Scheytt von der Fachgruppe „Schaltungstechnik“ koordiniert. Es startete im Juli 2018 mit einer Kickoff-Veranstaltung im Heinz Nixdorf Institut.