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Zukunftsweisende Datenübertragung mit dem TFLN-Modulator von CSEM
© CSEM
Wachsender Bedarf an Hochgeschwindigkeits-Datenübertragung
In der hypervernetzten Welt von heute bilden Rechenzentren die Grundlage für Branchen wie Telekommunikation, Cloud Computing und E-Commerce. Die explosionsartige Verbreitung von Technologien wie 5G, künstlicher Intelligenz (KI) und dem Internet der Dinge (Internet of Things, IoT) hat auch den Datenverkehr explodieren lassen. Dieser Nachfrageschub setzt die traditionellen Datenübertragungssysteme unter enormen Druck – sie können mit dieser Entwicklung nur schwer Schritt halten.
Um die Datenübertragung zu revolutionieren, hat CSEM Dünnschicht-Lithiumniobat-Modulatoren (Thin-Film Lithium Niobate (TFLN) Modulators) auf einer standardisierten Plattform eingeführt. Die innovative Technologie verspricht eine schnellere, effizientere und nachhaltigere Datenübertragung.
Marktanalysen prognostizieren, dass TFLN-Modulatoren die Entwicklung von energieeffizienten Transceivern vorantreiben werden, die mehr als ein Terabyte Daten pro Sekunde übertragen können. Verglichen mit herkömmlichen siliziumbasierten Transceivern, die in der Regel Geschwindigkeiten von 50 bis 100 Gigabit pro Sekunde erreichen, bieten TFLN-Modulatoren wesentlich höhere Geschwindigkeiten und eine bessere Energieeffizienz. Damit bilden sie eine essenzielle Grundlage für die globale Dateninfrastruktur der Zukunft.
Was genau ist ein Dünnschicht-Lithiumniobat-Modulator?
«Ein TFLN-Modulator ist ein optisches Gerät, das Daten für die Übertragung über Glasfasernetze in Lichtwellen kodiert. Diese Technologie nutzt die einzigartigen elektro-optischen Eigenschaften von Lithiumniobat, das für seine Stabilität, Effizienz und Hochfrequenzverarbeitung bekannt ist», erklärt Homa Zarebidaki, Senior R&D Engineer, CSEM. «Dank der Dünnschichttechnologie konnte CSEM die Lithiumniobat-Modulatoren auf einen Bruchteil ihrer ursprünglichen Grösse verkleinern. Das kompakte Design verbessert die Leistung und senkt den Stromverbrauch. Zudem lässt es sich nahtlos in integrierte photonische Schaltkreise (photonic integrated circuits, PICs) integrieren. Das Ergebnis ist ein Gerät, das sich durch aussergewöhnliche Zuverlässigkeit und Kosteneffizienz auszeichnet und die Geschwindigkeit der Datenübertragung erhöhen kann.»
Gemeinsamer Durchbruch bei europäischen Projekten
Die Fortschritte von CSEM in der TFLN-Technologie haben ihre Wurzeln in europäischen Forschungskooperationen. Ein bemerkenswerter Erfolg ist das Projekt LOLIPOP, eine von der EU finanzierte Initiative mit dem Fokus auf photonisch-elektronischer Integration. In Zusammenarbeit mit Organisationen wie PHIX, IMEC und LioniX International lieferte CSEM ein Modul mit fünf TFLN-Modulatoren auf einem Lithiumniobat-auf-Isolator-Chip (Lithium Niobate on Isolator (LNOI) Chip). Dieses Modul erzielte Modulationsfrequenzen von über 40 GHz – bei minimalen optischen Verlusten – und ebnete so den Weg für schnellere und kostengünstigere Telekommunikationssysteme.
Ein weiterer Meilenstein wurde im Rahmen des Projekts Horizon Europe SPRINTER erreicht. Eine der herausragendsten Leistungen war die Demonstration einer 10GbE-Ethernet-Verbindung über ein 5 km langes Glasfasernetz, welche die Projektpartner mithilfe von TFLN-Modulatoren von CSEM durchführten. Die Ergebnisse offenbarten äusserst geringe Bitfehlerraten (d. h. sehr wenige Fehler oder Abweichungen in den übertragenen Daten) – ein Indikator für die hohe Zuverlässigkeit und Präzision des Kommunikationssystems. Auch als ideale Lösung für schnellere und kostengünstigere Telekommunikationssysteme zeigte diese Demonstration ein grosses Potenzial.
Für kommende Anforderungen skalierbar
Der Ansatz von CSEM gewährleistet, dass der Modulator, der auf der standardisierten TFLN-Plattform von CSEM entwickelt wurde, skalierbar ist, um neue Technologien wie Quantencomputing und fortgeschrittene Systeme der künstlichen Intelligenz zu unterstützen. Diese Anpassungsfähigkeit macht ihn zu einer zukunftssicheren Lösung für die Herausforderungen von Datenökosystemen, die rasanten Veränderungen unterliegen. Vor dem Hintergrund der Umweltproblematik, die mit der globalen Dateninfrastruktur einhergeht, ist dies von zentraler Bedeutung. Da Rechenzentren einen erheblichen Anteil des weltweiten Energieverbrauchs ausmachen, sind nachhaltige Ansätze zwingend erforderlich. Der TFLN-Modulator leistet hierzu einen wichtigen Beitrag, indem er einen energieeffizienten Betrieb sowie kohlenstoffarme Telekommunikationslösungen ermöglicht und umweltfreundliche Fortschritte in der photonischen Technologie vorantreibt.
Die Zukunft der Datenübertragung
Der TFLN-Modulator von CSEM läutet eine neue Ära in der Datenkommunikation ein. Diese bahnbrechende Innovation meistert zentrale Herausforderungen wie Standardisierung, Geschwindigkeit, Effizienz sowie Nachhaltigkeit und schafft damit die Grundlage für die globale Vernetzung von morgen. Mit seiner zuverlässigen Leistung und Anpassungsfähigkeit besitzt der TFLN-Modulator das Potenzial, Branchen von der Telekommunikation bis hin zum Quantencomputing zu transformieren.