Forschung & Entwicklung

Photonische Bondverbindung erreicht TBit-Geschwindigkeit

08.08.2012

Der Prototyp eines Lichtwellenleiters auf Polymerbasis bildet eine Hochgeschwindigkeitsverbindung zwischen integrierten optischen Bauelementen auf separaten Chips.

Laserpulse definieren LWL-Freiformstuktur im Photolack per 2-Photonen-Polymerisation. Unten: PWB aus SU-8 Photopolymer, rechteckiger Querschnitt ca. 2 µm x 1,6 µm (Bild: OSA)

Der Bedarf an einer ständigen Steigerung der Datenübertragungs-Geschwindigkeit stellt eine wachsende Herausforderung für elektrische Drahtverbindungen dar. Fundamentale physikalische Grenzen und das Problem des Übersprechens ließen den Ruf nach völlig neuen Ansätzen laut werden, besonders für Datenverbindungen auf und zwischen Halbleiterchips.
Optische Verbindungen sind dabei einer der aussichtreichsten Kandidaten. Während die Entwicklung integrierter optischer Sender und Empfänger auf Halbleitern große Fortschritte erzielte, bieten derzeitige Technologien noch keine zufriedenstellenden Lösungen für die Probleme jenseits der Grenzen des Halbleiterchips.
Ein Team um Prof. Christian Koos vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT) veröffentlichte nun Forschungsergebnisse zu einer neuartigen photonischen Verbindung zwischen einzelnen Halbleiterchips, die von den Forschern als Photonic Wire Bond (PWB) bezeichnet wird.
Hierbei werden Silicon-on-Insulator-Lichtwellenleiter separater Chips durch polymere PWBs miteinander verbunden. Mittels 2-Photonen-Polymerisation wird mit einem fs-Laser die Freiform-Wellenleiterstruktur direkt in ein Polymer „geschrieben“, das sich auf der Oberfläche der Chips befindet. Der Verlauf kann individuell an die Position und die Orientierung der Chips angepasst werden, hochpräzises Ausrichten ist somit nicht mehr nötig – ein Vorteil, der die Anwendung von PWBs im Industriemaßstab denkbar macht.
Prototypenbauelemente wiesen geringe Verluste bei den infraroten Telekommunikationswellenlängen um 1,55 µm auf und erlaubten sogar Übertragungsraten bis über 5 TBit/s.
[N. Lindenmann, G. Balthasar, D. Hillerkuss, R. Schmogrow, M. Jordan, J. Leuthold, W. Freude, C. Koos, Photonic wire bonding: a novel concept for chip-scale interconnections, Opt. Express 20, 17667-17677 (2012)]

Photonik NL16/2012

• http://www.ipq.kit.edu

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