Braunschweiger Forscher funken erstmals im Terahertz-Bereich

Erste Informationsübertragung mit Terahertz-Strahlen. Die Technische Universität Braunschweig berichtet von der ersten erfolgreichen Funkübertragung mit Terahertz-Strahlen. Dazu haben die Forscher vom Institut für Hochfrequenztechnik der TU Braunschweig eine neue Art von Modulator entwickelt, mit welchem sich den Terahertzwellen Informationen aufprägen lassen.

24. Februar 2004 um 11:09 Uhr / Christian Klaß

Terahertz-Strahlen liegen laut TU Braunschweig zwischen dem Bereich der Mikrowellen, die auch beim Mobilfunk eingesetzt werden, und der Wärmestrahlung. Sie können daher entweder als extrem hochfrequente Mikrowellenstrahlung oder als sehr langwelliges Licht angesehen werden. Die an der TU Braunschweig für die Informationsübertragung entwickelten Modulatorstrukturen sollen auf einem bekannten Transistorkonzept basieren, das aber erstmals für diese völlig neue Anwendung eingesetzt worden sei. Die Modulatoren, die an der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB), ebenfalls in Braunschweig, gefertigt wurden, enthalten eine sehr dünne Schicht von Elektronen. Durch das Anlegen einer Spannung könne diese Schicht entfernt werden, wodurch die Modulatorstruktur auf die Terahertz-Wellen mal mehr und mal weniger wie ein Metallspiegel wirke. Die Transmission durch die Struktur könne demnach über die Spannung eingestellt werden.

In einem ersten Demonstrationsexperiment wurden die Modulatoren in einem Sender-Empfänger-System platziert und von Musik aus einem CD-Spieler angesteuert. Das Signal der Empfangsantenne wurde dann auf einen Lautsprecher gegeben. "In diesen ersten Versuchen konnten wir die Musik etwa in der Qualität empfangen, wie man sie vom Telefonieren her kennt" , so Thomas Kleine-Ostmann, Doktorand am Institut für Hochfrequenztechnik.

Prof. Dr. Martin Koch, Leiter der Terahertz-Gruppe, sieht das Experiment als einen weiteren wichtigen Schritt hin zu einem drahtlosen Terahertz-Kommunikationssystem. Grund für dessen Entwicklung sei der stetig wachsende Bedarf an Bandbreite in mobilen Kommunikationssystemen, welcher nur durch immer höhere Trägerfrequenzen befriedigt werden könne. Während Handys gegenwärtig im Bereich von 1-2 Gigahertz (GHz) arbeiten, nutzen das neue Bluetooth-System oder Wireless-LAN-Systeme zur drahtlosen Vernetzung von mobilen und stationären Datenträgern eine Frequenz zwischen 2,4 und 5 GHz.

"In nicht zu ferner Zukunft werden wir wohl die ersten lokalen Funknetze bei 50-60 GHz erleben. Langfristiges Ziel muss es aber sein, diese Arbeitsfrequenzen weiter zu steigern und in den Terahertz-(THz-)Bereich (1 THz = 1.000 GHz) vorzudringen. Um kleine, preisgünstige und effektive Sende- und Empfangskomponenten für Terahertz-Frequenzen zu entwickeln, muss jedoch noch einiges an Forschungsarbeit geleistet werden" , so Prof. Koch.

Deshalb arbeite die Gruppe derzeit daran, die Modulatorstrukturen zu optimieren, um größere Modulationstiefen und höhere Arbeitsfrequenzen zu erreichen. Terawellen-Funk wird also vorerst nur im Labor der Braunschweiger Forscher genutzt. Abgesehen von der Datenübertragung sollen Terahertz-Strahlen z.B. auch für bildgebende THz-Verfahren von der medizinischen Diagnostik über Sicherheitsanwendungen bis hin zur Kontrolle von Fertigungsprozessen genutzt werden können.