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Terahertz-Frequenz für 6G

»Photonisch-elektronische Integration ist essenziell für 6G«

3. März 2023, 14:00 Uhr | Nicole Wörner

Neue Laserarchitekturen sollen den Terahertz-Frequenzbereich für die 6G-Kommunikation nutzbar machen. Als Basis für die THz-Strahlerzeugung entwickeln die Laser-Experten von Toptica aktuell ein hochstabiles Frequenzkammspektrum.

Der nächste Standard für die drahtlose Kommunikation basiert auf Terahertz-Technologie. Im Rahmen des 6G-ADLANTIK-Projekts entwickeln Forscher z. Zt. THz-Komponenten basierend auf einer photonisch-elektronischen Integration. Eine der Schlüsselkomponenten kommt von Toptica.

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Aktuell werden die Grundlagen für den Mobilfunkstandard der nächsten Generation – 6G – geschaffen, dessen kommerzielle Einführung um 2030 erwartet wird. Die Mobilkommunikation der sechsten Generation (6G) wird völlig neue Anwendungsszenarien in Industrie, Medizintechnik und Alltag ermöglichen. Damit verbunden sind strenge Anforderungen an Datenraten und Latenzzeiten. Terahertz-Systeme und -Anwendungen stellen einen potenziellen Baustein für die künftige drahtlose 6G-Kommunikation dar. Diese Technologie verspricht, unverzichtbar zu sein, um die Zielanforderungen zu erfüllen, extrem niedrige Latenzen zu erreichen und neuartige Anwendungen zu realisieren.

Für die Entwicklung von 6G ist es wichtig, THz-Übertragungsquellen und Messinstrumente zu entwickeln, die eine hohe Qualität aufweisen und einen möglichst großen Frequenzbereich abdecken. Dieses Ziel kann in Zukunft durch die Integration von optischen Technologien und Elektronik erreicht werden. Bei erfolgreicher Entwicklung können solche THz-Komponenten auch über den Kommunikationsbereich hinaus genutzt werden, da sie neben der Datenübertragung auch in der Sensorik oder Bildgebung eingesetzt werden können.

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Wie lassen sich Terahertz-Frequenzen für die drahtlose 6G-Kommunikation nutzen? Dr. Nico Vieweg, Director THz Systems R & D von Toptica, erklärt es im Video.

6G-ADLANTIK Projektziele und Vorgehen

Ziel des Förderprojekts "6G-ADLANTIK" ist die Entwicklung von Komponenten im THz-Frequenzbereich durch eine Kombination von Photonik und Elektronik. Es sollen Messinstrumente geschaffen werden, die nahezu den gesamten angestrebten Frequenzbereich des 6G-Mobilfunks abdecken. Dazu plant Toptica frequenzkammstabilisierte Lasersysteme zu entwickeln, um rauscharme und frequenzverstimmbare Laserphotonen mit Hilfe moderner Halbleiter in vergleichbar stabile Terahertz-Photonen zu konvertieren. In einem weiteren Schritt werden von den Partnern die für die Messinstrumente und den angestrebten Frequenzbereich essentiellen Wellenleiterstrukturen entworfen und hergestellt. Diese Wellenleiter werden dann mit den photonischen Komponenten zu Sende- und Empfangseinheiten integriert. Schließlich werden die einzelnen Komponenten zur Demonstration leistungsfähiger Funkübertragungssysteme und 6G-Messinstrumente zusammengeführt.

Im Rahmen des 6G-ADLANTIK-Projekts wird Toptica zusammen mit den Projektpartnern frequenzkammstabilisierte Lasersysteme, photonische Emitter und Receiver und Wellenleiterstrukturen bauen, um die Entwicklung der 6G-Mobilfunkmesstechnik zu unterstützen.

Neue Möglichkeiten für 6G-Systeme

Die Integration der Photonik in die Kommunikationstechnik eröffnet weitreichende Möglichkeiten für 6G-Systeme. Die entwickelten Komponenten können nicht nur für die schnelle Datenübertragung, sondern auch für innovative Messtechnik genutzt werden. Eine solche THz-Messtechnik ermöglicht es, Komponenten und Konzepte neuartiger 6G-Systeme präzise zu charakterisieren und Leistungsparameter zu optimieren. So kann die gesamte Mobilfunkbranche von den Entwicklungen des Projekts profitieren. Durch die Bereitstellung der THz-Komponenten am deutschen Standort leistet das Projekt einen wertvollen Beitrag zur technologischen Souveränität in Deutschland und dem europäischen Wirtschaftsraum.