In einem bahnbrechenden Schritt für die Zukunft der Hochfrequenztechnologie hat die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) das Projekt „MINTS“ um weitere drei Jahre verlängert, mit einer großzügigen Förderung von rund 415.000 Euro. Unter der Leitung von Prof. Dr. Christoph Scheytt von der Universität Paderborn und Prof. Dr. Martin Schell vom Fraunhofer Heinrich-Hertz-Institut in Berlin wird an innovativen THz-Frequenzsynthesizern geforscht, die präzise Frequenzen im Terahertz-Bereich erzeugen können. Diese Frequenzen, die zwischen Infrarotlicht und Mikrowellen liegen, sind entscheidend für Anwendungen in der Kommunikation, Künstlichen Intelligenz und Präzisionsmessgeräten.
Frequenzsynthesizer der nächsten Generation
Seit Anfang 2022 haben die Wissenschaftler*innen des Projekts „MINTS“ intensiv an elektronisch-photonischen THz-Frequenzsynthesizer-Architekturen gearbeitet. Diese Geräte sind in der Lage, extrem präzise Signale bei hohen Frequenzen zu erzeugen. „Die Herausforderung war lange Zeit, dass es keine effektiven Technologien gab, die zwischen dem Infrarot- und Mikrowellenbereich arbeiten konnten“, erklärt Scheytt. Dank der Fortschritte in der Halbleiter- und Lasertechnologie wird die THz-Technologie nun zugänglicher und eröffnet neue Möglichkeiten in der bildgebenden Verfahren, Materialforschung und Wireless-Kommunikation.
Die Forscher konzentrieren sich nicht nur auf die Frequenzgenerierung, sondern auch auf die Stabilität und Präzision der Signale. Ein zentrales Problem ist das Phasenrauschen, das die Signalqualität beeinträchtigen kann. „Wir streben an, ein geringeres Phasenrauschen zu erreichen, um die Signalstabilität zu maximieren“, sagt Scheytt. Dies könnte nicht nur die Effizienz der Systeme steigern, sondern auch den Energieverbrauch senken und nachhaltigere Technologien fördern.
Erfolge und Ausblick auf die Zukunft
In der ersten Phase des Projekts konnten die Wissenschaftler bereits bedeutende Fortschritte erzielen, darunter die Modellierung des elektro-optischen Phasendetektors und die Charakterisierung des Phasenrauschens in Silizium-Photonik-Wellenleitern. Diese Technologien sind entscheidend für die optische Signalübertragung und -verarbeitung auf Mikrochip-Ebene. In der kommenden Phase wird das Team an der hybriden Integration von THz-OEPLL arbeiten, um miniaturisierte THz-Quellen zu entwickeln, die in modernen Datenzentren, Lidar-Systemen und Hochgeschwindigkeits-Telekommunikation Anwendung finden werden.
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