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Neuer Konverter koppelt Lichtwellen nichtlinear 72.000-mal effizienter

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Blick auf Geräte in einem Labor für Quantentechnologie
©APA, GEORG HOCHMUTH, Themenbild
Für komplexe Rechenoperationen oder Quantentechnologien müssen Lichtwellen nichtlinear gekoppelt werden. Man muss sie also so interagieren lassen, dass sie sich gegenseitig beeinflussen, was in der linearen Optik nicht möglich ist. Dadurch können Photonen miteinander wechselwirken und Informationen untereinander austauschen. Einem Forschungsteam der Universitäten Harvard und Texas sowie der Technischen Universität (TU) Graz ist es durch eine neu entwickelte Materialkombination gelungen, Licht viel effizienter und mit wesentlich weniger Energieaufwand als mit bisherigen Materialien nichtlinear zu koppeln, berichten die Forschenden in der Fachzeitschrift "Nature Nanotechnology".

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Dazu wurde eine spezielle Halbleiterschicht aus Galliumarsenid und Aluminiumgalliumarsenid mit einer Metaoberfläche aus einem präzisen Schachbrettmuster mit Säulen aus Titandioxid im Nanometerbereich kombiniert. So gelang es, die Eigenschaften der Halbleiterschicht für die Anregung nichtlinearer Lichtpolarisation zu nutzen und sie auch zu verstärken. "Diese um das 72.000-Fache effizientere Konvertierung des Lichts gelingt uns bei Wellenlängen, die für die Telekommunikation genutzt werden", erklärte Studien-Coautor Marcus Ossiander vom Institut für Experimentalphysik der TU Graz in einer Aussendung. Diese gesteigerte Effizienz bedeute nicht nur geringere Größen für zukünftige Bauteile, sondern auch einen geringeren Energieaufwand, etwa zur Informationsübertragung innerhalb von Rechenzentren.

Service: https://doi.org/10.1038/s41565-026-02268-0

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