Ein internationales Forschungsteam unter Leitung von Dr. Dan Buca vom Forschungszentrums Jülich hat einen Meilenstein in der Silizium-Photonik erreicht: Sie haben nach eigenen Angaben den ersten elektrisch gepumpten Halbleiterlaser für einen kontinuierlichen Betrieb entwickelt, der vollständig aus Elementen der vierten Hauptgruppe besteht. Der neue Laser basiert auf ultradünnen Schichten aus Silizium-Germanium-Zinn und Germanium-Zinn (Multi-Quantum-Well-Struktur) und lässt sich direkt in Siliziumchips integrieren.
Die Struktur wurde speziell an die Eigenschaften dieser Legierungen angepasst. Ergänzt durch eine neuartige Ring-Geometrie, minimiert sie den Energieverbrauch und die Wärmeentwicklung und ermöglicht so einen stabilen Dauerbetrieb bei 90 Kelvin. Der Laser benötigt nur 5 mA und eine Spannung von 2 Volt für den Betrieb.
Damit wird ein zentrales Problem der On-Chip-Photonik gelöst: die nahtlose Verbindung von optischen und elektronischen Komponenten auf einem einzigen Chip (photonischer integrierter Schaltkreise, PIC).
Obwohl der Laser bereits einen bedeutenden Fortschritt darstellt, besteht weiterhin Optimierungsbedarf. Insbesondere gilt es, die Laserschwelle weiter zu senken und einen stabilen Betrieb bei Raumtemperatur zu ermöglichen. (jr)
