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DFG-Schwerpunktprogramm 2111

Elektronisch-photonische Signalverarbeitung mit nanophotonischen/-elektronischen ICs

Im Schwerpunktprogramm „Integrierte elektronisch-photonische Systeme für die ultrabreitbandige Signalverarbeitung“ (SPP2111) erforschen 17 Forschergruppen aus Deutschland neue elektronisch-photonische Systeme auf Basis der Siliziumphotonik-Technologie. Das Schwerpunktprogramm wird von der DFG gefördert und von Professor Christoph Scheytt koordiniert.

Photonik auf Basis von Silizium ist eine Schlüsseltechnologie am Anfang des 21. Jahrhunderts. Siliziumphotonik ermöglicht die Kombination von nanophotonischen Schaltungen (optische Wellenleiter, Filter, Schalter, Modulatoren, Detektoren) mit integrierten elektronischen Schaltungen (Prozessoren, Speicher, Hochfrequenzelektronik u. a.). Die Kombination von komplexer Elektronik und miniaturisierter Photonik auf einem Chip ermöglicht völlig neue Systeme für die Signalverarbeitung und Kommunikation.

Im Verlauf der ersten zwei Jahre haben sich besonders drei Forschungsgebiete als zukunftsweisend herausgestellt. Zum einen lassen sich mit elektronisch-photonischen integrierten Schaltungen neuartige extrem schnelle Analog-Digital-Wandler und Digital-Analog-Wandler realisieren. Ein weiteres Forschungsgebiet betrifft die Signalverarbeitung mit sehr hoher Bandbreite bis hin zu Bandbreiten von mehr als 1 THz (1 THz = 1000 GHz). Ein dritter Forschungsbereich betrifft die Frequenzerzeugung mit extrem kleinem Rauschen, die insbesondere durch miniaturisierte modengekoppelte Laser ermöglicht wird.

Neben der Koordination des Schwerpunktprogramms arbeitet die Fachgruppe „Schaltungstechnik“ des Heinz Nixdorf Instituts in zwei Projekten an elektronisch-photonischen Analog-Digital-Wandlern und Digital-Analog-Wandlern. Das Foto zeigt eine erste Version eines komplexen Siliziumphotonik-Chips, der es erlaubt, Analogsignale mit bis zu 120 GHz Bandbreite zu digitalisieren.