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DFG-Schwerpunktprogramm 2111

Elektronisch-photonische Signalverarbeitung mit nanophotonischen/-elektronischen ICs

Im Schwerpunktprogramm „Integrierte elektronisch-photonische Systeme für die ultrabreitbandige Signalverarbeitung“ (SP2111) untersuchen 17 Forschergruppen aus Deutschland neue elektronisch-photonische Systeme auf Basis der Siliziumphotonik-Technologie. Das Schwerpunktprogramm wird von der DFG gefördert und von Professor Scheytt koordiniert. Es wurde kürzlich um weitere drei Jahre verlängert.

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 Phase des SPP (2018 bis 2021) 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 modengekoppelten Lasern ermöglicht wird. Die Begutachtung für die Projekte der zweiten Phase fand im Mai 2021 statt. Die DFG stellte hierzu für das Gesamtprogramm, dessen Start für Januar 2022 erwartet wird, einen Betrag von sechs Millionen Euro zur Verfügung.

Neben der Koordination des Schwerpunktprogramms in der zweiten Phase des SPP hat sich die Fachgruppe „Schaltungstechnik“ mit zwei Projekten zu elektronisch-photonischen Analog-Digital-Wandlern und Digital-Analog-Wandlern beworben. Das Foto zeigt einen elektronisch-photonischen Treiber-Modulator-Chip mit 30 GHz Bandbreite in einer modernen Siliziumphotonik-Technologie, der in der Fachgruppe entwickelt wurde. Der Chip wird in breitbandigen photonischen Digital-Analog-Wandlern eingesetzt.