Intel zeigt kontinuierlichen Silizium-Laser

Mit den immer höheren Taktraten in aktuellen Computern stößt die klassische Silizium-Elektronik zunehmend an ihre Grenzen. Vor allem der Stromverbrauch und die hohe Hitzeentwicklung bereiten vermehrt Probleme.

Intel hat nun erstmals einen unterbrechungsfreien Laserstrahl auf Silizium-Basis produziert.

Mit dieser Technologie könnten Computerchips in Zukunft die Informationen mit Hilfe von Licht verarbeiten statt, wie bisher, mit Elektrizität.

Große Datenmengen könnten so wesentlich schneller übertragen werden.

Eigentlich ist Silizium ein schlechtes optisches Material. Seit Jahren arbeiten Forscher an der Problematik, bisher konnte aber erst für kurze Zeit ein Lichtstrahl erzeugt werden.

Silizium strahlt erstmals Laserlicht aus

Stärkerer Raman-Effekt als bei Glasfaser

Da Silizium Licht nicht sehr effizient emittiert, musste man bei Festkörper-Lasern bisher verschiedene, nicht kompatible Halbleiter wie Galliumarsenid verwenden. Dieses Material ist jedoch extrem teuer.

Der jetzige Forschungserfolg wird daher als Meilenstein auf dem Weg zu kostengünstigeren Geräten für den Massenmarkt gesehen.

Grundlage des jetzigen Forschungserfolgs ist der so genannte Raman-Effekt. Regt man die kristalline Struktur des Siliziums mit energiereichen Laserpulsen [Pumpstrahl] an, strahlt das Silizium daraufhin selbst Laserlicht einer etwas größeren Wellenlänge aus.

Durch atomare Schwingungen im Silizium-Kristall wird der Lichtstrahl weiter verstärkt. Bei Silizium ist dieser Raman-Effekt mehr als 10.000 Mal stärker als in Glasfasern.

Acht Laser auf einem Chip
Der in einem herkömmlichen Verfahren gefertigte Silizium-Chip enthält acht Raman-Laser, die einen kontinuierlichen Lichtstrom emittieren, der durch Modulation Daten leiten kann.

Intel-Demo des Silizium-Lasers [Videos]

Erste Produkte in fünf Jahren

Um den Laser nicht nur für kurze 100 Nanosekunden, sondern unterbrechungsfrei arbeiten zu lassen, mussten die Intel-Forscher zu Licht aus einer externen Quelle zur Anregung greifen.

Denn sonst würde die Zwei-Photonen-Absorption auftreten, bei der freie Ladungsträger im Silizium entstehen, welche die Aussendung von Licht reduzieren.

Damit ist den Intel-Forschern die Grundlage für die photonische Datenverarbeitung gelungen.

Bis zum Ende des Jahrzehnts will man nun erste kommerzielle Produkte auf den Markt bringen.