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News 26.11.2018

Die Signalverarbeitung der Zukunft: Effizienter, günstiger, schneller

DFG-Schwerpunktprogramm an der Uni Paderborn zu elektronisch-photonischen Systemen

Das neue Schwerpunktprogramm der Deutschen Forschungsgemeinschaft „Integrierte Elektronisch-Photonische Systeme für die ultrabreitbandige Signalverarbeitung“ hat zum Ziel, grundlegende Grenzen elektronischer Mikrochips durch die Kombination von elektronischer und optischer Signalverarbeitung zu überwinden. Das Programm wird von Prof. Dr.-Ing. Christoph Scheytt vom Heinz-Nixdorf-Institut an der Universität Paderborn koordiniert und hat ein Gesamtbudget von zwölf Millionen Euro über eine Laufzeit von sechs Jahren.

„Rein elektronische Signalverarbeitung arbeitet auf Basis von Transistoren, deren Geschwindigkeit und Eigenrauschen in der Vergangenheit immer weiter verbessert werden konnten, aber jetzt aus physikalischen Gründen kaum mehr steigerbar sind“, erklärt Scheytt. Dagegen ermögliche die optische Signalverarbeitung schon jetzt sehr viel höhere Signalgeschwindigkeiten und ein geringeres Rauschen von Signalquellen. Darüber hinaus ist die optische Signalübertragung weniger verlustbehaftet; aus diesem Grund sind Glasfaser-Kommunikationsnetze das 'Rückgrat' des Internets. Im Schwerpunktprogramm sollen nun neue Algorithmen, Schaltungen und Systeme für die Kombination beider Technologien entwickelt werden.

Die in den letzten Jahren entwickelte Silizium-Photonik-Technologie bietet erstmals die Möglichkeit, optische Geräte mit digitalen Prozessoren, Speicher und Software auf einem einzigen Chip zu kombinieren. Die neuen Optionen bieten die Chance, das Paradigma der getrennten Bereiche der optischen und elektronischen Signalverarbeitung aufzubrechen, und machen es notwendig, grundlegend zu überdenken, wie Signalverarbeitung und Kommunikationsnetze in Zukunft funktionieren.

Bei erfolgreicher Realisierung ermöglichen elektronisch-photonische Systeme durch eine höhere Leistungsfähigkeit gleichzeitig eine Energieeffizienz von informationsverarbeitenden Systemen sowie die Verringerung von Größe und Kosten der Bauteilen. In Zukunft könne dadurch die Umweltbelastung durch die Informations- und Kommunikationstechnologie reduziert werden.

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