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Siliziumlaser: Laser aus Silizium

Endlich ist es Wissenschaftlern gelungen, mit dem gängigsten Halbleitermaterial Laserstrahlen zu erzeugen. Schon in wenigen Jahren werden Computer und andere Geräte mit Licht ebenso selbstverständlich umgehen wie mit Elektronen.
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Billige Siliziumchips manipulieren Elektronenströme und erfüllen dadurch unzählige nützliche Aufgaben in Computern, Mobiltelefonen und in der gesamten Unterhaltungselektronik. Wenn integrierte Silizium-Schaltkreise zudem Lichtstrahlen erzeugen und steuern könnten, entstünde preiswerte neue Technik für eine Fülle weiterer Anwendungen. Doch jahrzehntelang scheiterten alle hartnäckigen Bemühungen der Wissenschaftler, Silizium in eine Quelle konzentrierten Lichts zu verwandeln.

Nun ist meinem Forscherteam und einigen anderen das Kunststück tatsächlich gelungen. Dieser Durchbruch könnte enorme Folgen für elektronische Geräte haben, die Laser und optische Verstärker enthalten; derzeit bleiben sie auf Lasermaterialien angewiesen, die viel teurer und seltener sind als Silizium.

Würden herkömmliche Kupferkontakte und -drähte durch optische Leitungen ersetzt, so stiege das Tempo der Datenübertragung um mehrere Größenordnungen. Zum Beispiel schaffen die für private Internetanschlüsse gebräuchlichen Kabelmodems bestenfalls ein Megabyte pro Sekunde. Hingegen könnten optische Bauelemente auf Siliziumchips mühelos riesige Dateien, etwa hochauflösende Videofilme, mit bis zu zehn Gigabit pro Sekunde übertragen – eine zehntausendfache Verbesserung. Kompakte Sensoren, die integrierte Schaltkreise mit Siliziumlasern enthalten, könnten die Vorteile eines diagnostischen »Labors auf einem Chip« mit denen des drahtlosen Funkverkehrs vereinen, um im Rahmen umfassender Umweltüberwachungs- und Sicherheitsnetze Schadstoffe, chemische Kampfmittel oder Sprengstoffe aufzuspüren. Auf militärischem Gebiet wären Siliziumlaser ein billiges Mittel, die rotsensoren wärmesuchender Flugabwehrraketen auszutricksen.

Warum hat es so lange gedauert, Silizium den neuen Trick beizubringen?
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Mai 2007

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum der Wissenschaft Mai 2007

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