02.04.2007 / 09:52 / Rubriek: Binnenland / Organisatie: Telematica instituut

Telematica instituut

http://www.telin.nl/

Commercieel gebruik kwantumdruppels in snelle netwerken lichtjaren dichterbij

Eerste programmeerbare kwantumdruppel een feit

Enschede, 2 april 2007 - Voor het eerst zijn wetenschappers erin geslaagd een kwantumdruppel te fabriceren waarvan de frequentie precies kan worden ingesteld. Daarmee ligt de weg open voor supersnel datatransport zonder dat temperatuurschommelingen nog langer een rol spelen.

Nadat de traditionele elektronische halfgeleider qua snelheid van datatransport zijn grenzen had bereikt, kwam het onderzoek naar optische halfgeleiders op gang. Het probleem bij deze is dat ze moeten worden gekoeld om fatsoenlijk te functioneren, en dat is duur. Daarom wordt er wereldwijd veel onderzoek verricht naar alternatieven. Zo ook in het project BBPhotonics, onderdeel van het nationale onderzoeksprogramma Freeband. In BBPhotonics werken universiteiten en bedrijfsleven samen aan technische mogelijkheden voor ongebreideld dataverkeer. BBPhotonics gaat ervan uit dat de informatie-consument ongehinderd door technische infrastructuur altijd en overal, zoveel als hij wil, moet kunnen communiceren. Dat kan alleen als je supersnelle netwerken hebt. Glasvezelnetwerken zijn bijvoorbeeld snel, maar komen nog steeds uit in halfgeleiders die de data omzetten (elektronisch) en/of doorgeven (optisch). En daarmee wordt ofwel de vaart eruit gehaald, ofwel de kosten bereiken onacceptabele niveaus.

Tenminste, dat was zo, want nu kan het materiaal waaruit de halfgeleider bestaat, worden verrijkt met kwantumdruppels die op een vaste frequentie opereren. En dat is belangrijk omdat data over licht wordt getransporteerd op een golflengte van 1,55 micron. Als eerste ter wereld heeft dr. Richard Nötzel nu met zijn team van de COBRA onderzoeksschool van TU Eindhoven een kwantumdruppel gecreëerd waarvan die frequentie precies kan worden ingesteld. Het grote voordeel van quantumdruppels is dat ze zich niks aantrekken van temperatuur. Dat was juist de bottleneck bij de traditionele optische halfgeleider, die als hij warm wordt, niet meer op de gewenste frequentie opereert. Met de programmeerbare kwantumdruppel heeft Nötzel iets in handen dat kan leiden 'tot de ontwikkeling van ultieme apparaten qua snelheid en energieverbruik'.

De theorie over de voordelen van kwantumdruppels stak in de jaren tachtig de kop op. De negentiger jaren leverden de eerste exemplaren op, maar ze werden tot op heden vooral vervaardigd van materiaal dat niet de gewenste golflengte voor optische datatransmissie opleverde. De keuze voor meerdere materialen (InP en InAs) in een volledig nieuw gelaagd fabricageproces maken het voor het eerst mogelijk de grootte van de kwantumdruppel, en daarmee ook zijn golflengte, te bepalen. Daarmee is de commerciële toepassing van kwantumdruppels in optische communicatiesystemen lichtjaren dichterbij gekomen.


--------english version---------

Quantum dots for fast networks light years closer
FIRST PROGRAMMABLE QUANTUM DOT PRODUCED

Enschede, April 2d 2007 - For the first time, scientists have succeeded in producing a quantum dot with a frequency which can be tuned exactly. This opens the way to super-fast data transmission, unaffected by temperature fluctuations.

Once traditional electronic semiconductors reached their 'speed limit' for generating and carrying data, research began into optical versions. Their problem, however, is that they have to be cooled in order to work effectively. And that is expensive. Consequently, a lot of work is now being done all over the world to find alternatives. One of these projects is BBPhotonics, part of the Dutch national research programme Freeband. This is a joint effort by universities and commercial businesses to explore technological opportunities for unlimited data traffic. BBPhotonics' ideal is that the information consumer should be able to communicate anywhere, at any time and with any amount of data, unhindered by the limitations of technical infrastructure. And that is only possible if you have super-fast networks. Fibre-optic networks are certainly fast, but they still only connect to semiconductors which convert the data into electronic form and either transfer it to conventional networks or reconvert it to optical form for onward transmission. And that either slows everything down or is unacceptably expensive.

At least, that used to be the case. Since Januari, the material from which the semiconductor is made can be enriched with quantum dots operating at a predefined optical frequency. And that is important because data in optical form is transmitted at a wavelength of 1.55 microns. Dr Richard Nötzel and his team from the COBRA Research School at Eindhoven University of Technology have achieved a world first by producing a quantum dot with a frequency which can be adjusted. The great advantage of quantum dots is that they are unaffected by temperature, which is the big problem with traditional optical semiconductors: when warm, they stop operating at the desired frequency. With the programmable quantum dot, Nötzel has created something which could lead 'to the ultimate devices in terms of speed and energy consumption'.

The theory about the benefits of quantum dots first appeared in the 1980s. The first actual examples were produced in the next decade, but until now these have mainly been made from materials which are unable to deliver the frequency needed for optical data transmission. It is the selection of multiple materials (InP and InAs)and the development of an entirely new layered manufacturing process which has now made it possible to adjust the size of the quantum dots, and hence their wavelength. And that has brought their commercial application in optical communications systems light years closer.
-------------end of message-------------

Thiemo Burger
Press Relations Freeband Communication & Telematica Instituut thiemo.burger@telin.nl

+31 (0)53 485 0455