Forschung: Schnelleres WLAN dank Terahertz-Strahlung
Wissenschaftler des Dresdner Helmholtz-Zentrums wollen die Datenraten im WLAN spürbar erhöhen. Gemeinsam mit Kollegen aus Dublin habe man hauchdünne Schichten aus einer speziellen Verbindung von Mangan und Gallium dazu gebracht, effizient Strahlung im Terahertz-Frequenzbereich auszusenden. Als Sender in WLAN-Funknetzen eingesetzt, könnten die höheren Frequenzen die Datenraten erhöhen und so das Internet schneller machen. Bei den Versuchen seien Schichten verwendet worden, die nur 45 bis 65 Nanometer dünn sind - 1000 Mal dünner als ein Blatt Papier.
Bisher sind laut den Wissenschaftlern erst wenige Varianten für die
Erzeugung von "einfarbiger" Terahertz-Strahlung bekannt, die zudem
recht aufwendig seien. Die nun entwickelten Schichten sollen hingegen
deutlich günstiger produzierbar sein, was sie zur idealen Quelle für
eine Großproduktion macht. "Ich halte es für sehr gut vorstellbar, dass es möglich ist, diese
Schichten auf Chips zu integrieren", erklärte Alina Deac, Leiterin
der Helmholtz-Nachwuchsgruppe für Spinelektronik.
Prototyp-Anlage TELBE mit zwei parallel betriebenen Terahertz-Quellen: ein Diffraktionsstrahler (rechts) und eine Undulator-Quelle (mit orangefarbenen Kühlschläuchen).
Bild: HZDR/F. Bierstedt
Künftig WLAN-Datenraten von bis zu 100 GBit/s
Nach Angaben des Zentrums arbeiten heutige WLAN-Sender in Smartphones und Notebooks oft mit Frequenzen um 2,4 und 5 GHz. Damit ließen sich in der Praxis Daten höchstens mit einem Tempo von 600 MBit/s drahtlos übertragen: "Dabei gilt die Faustregel: Je höher die Frequenz, umso höher die maximal erzielbare Datenrate. Ein Terahertz-WLAN könnte auf Datenraten von bis zu 100 GBit/s kommen."
Die hauchdünnen Schichten aus der Mangan- und Gallium-Verbindung wurden von den Wissenschaftler mit intensiven Laser-Pulsen angeregt, wodurch eine synchrone Pendelbewegung der magnetischen Momente in den Nanoschichten entsteht. Die Pendelbewegung führt wiederum zur Abstrahlung von Terahertz-Strahlung. Durch die Komposition der Mangan-Gallium-Verbindung lässt sich die Frequenz der abgestrahlten Terahertz-Wellen präzise einstellen, so die Forscher weiter - eine Entdeckung, die technologisch höchst interessant sei. "Damit handelt es sich bei den von uns untersuchten Schichten um eine einzigartige Technologie, um Terahertz-Strahlung zu erzeugen und die Frequenz dieser Strahlung nach Wunsch einzustellen," so Michael Gensch vom HZDR. Dies sei eine wichtige Voraussetzung für Kommunikationsgeräte und Netzwerke der kommenden Generation.
In einem Folgeprojekt wollen die Wissenschaftler versuchen, ihre Dünnschichten elektrisch statt mit aufwendigen Laser-Pulsen dazu anzuregen, Terahertz-Strahlen auszusenden. Sollte dies gelingen, wäre das der nächste Schritt auf dem Weg hin zu einem ersten Prototypen für Terahertz-WLAN-Module.