Gayatri Vasudevan Rajeswari, wissenschaftliche Mitarbeiterin in der Photonik am Fraunhofer Heinrich-Hertz-Institut (HHI), erhielt auf der International Semiconductor Laser Conference (ISLC) 2026 den Best Student Paper Award für ihre Arbeit „Ultra-Low-Chirp-DML-Array für eine Übertragung mit 144 Gbit/s pro Lane über 21 km“. Die Auszeichnung würdigt die herausragende studentische Forschungsarbeit und unterstreicht die Kompetenz des Fraunhofer HHI im Bereich photonische Komponenten und optische Hochgeschwindigkeits-Kommunikationssysteme.
Wachsende Nachfrage nach optischen Verbindungen mit hoher Kapazität
Da künstliche Intelligenz und datenintensive Anwendungen den globalen Datenverkehr weiterhin ankurbeln, wächst die Nachfrage nach optischen Verbindungen mit hoher Kapazität, geringem Stromverbrauch und größerer Kosteneffizienz rasant. Direktmodulierte Laser (DMLs) gelten dank ihrer kompakten Architektur, Energieeffizienz und Eignung für großflächige photonische Integration als vielversprechende Technologie. Bislang wurde ihr Einsatz durch Frequenzchirp eingeschränkt, da dieser die Signalqualität bei langen Übertragungsstrecken beeinträchtigt. Über ihre Motivation sagt Gayatri Vasudevan Rajeswari: „Was mich an dieser Forschung am meisten fasziniert hat, war die Möglichkeit, diese seit langem bestehende Einschränkung zu überwinden und gleichzeitig die Einfachheit und die Kostenvorteile der DML-Technologie zu bewahren.“
Kernkompetenzen des Fraunhofer HHI zeigen Ergebnisse mit großer Wirkung
Die preisgekrönte Arbeit demonstriert eine vielversprechende Lösung für diese Herausforderung. Das von Fraunhofer HHI Forscher*innen entwickelte DML-Array mit extrem niedrigem Chirp zeigt, dass direkt modulierte Lasersender sehr hohe Datenraten und eine größere Übertragungsreichweite erreichen können, ohne dabei an Simplizität und Effizienz einzubüßen. In ihren Experimenten demonstrierte das Team eine Übertragung von 144 Gb/s pro Kanal über Entfernungen von bis zu 21 km mit handelsüblicher Singlemode-Glasfaser. Das Laserarray erreichte extrem niedrige Chirp-Werte unter 0,3, was die Wirksamkeit des Ansatzes bei der Reduzierung chirpbedingter Beeinträchtigungen bestätigt. Die Ergebnisse zeigen, dass kostengünstige DML-basierte Sender optische Verbindungen mit erweiterter Reichweite unterstützen können – eine Erkenntnis, die für zukünftige Hochkapazitätsverbindungen sehr relevant ist.
Die Arbeit wurde von Gayatri Vasudevan Rajeswari, Jonathan Andree, Christoph Kottke, Martin Moehrle, Ariane Sigmund, Michael Theurer, Ronald Freund und Martin Schell verfasst. Ihre Zusammenarbeit vereinte Fachwissen in den Bereichen Laserdesign, Herstellung von Halbleiterbauelementen und Übertragungsexperimente auf Systemebene. Die Arbeit wurde auf der ISLC 2026 vorgestellt, wo Gayatri Vasudevan Rajeswari den Best Student Paper Award erhielt. Die Tagungsberichte werden in IEEE Xplore veröffentlicht.
Eröffnung neuer Wege für zukünftige Forschung
Die Arbeit eröffnet zukünftige Forschungsrichtungen, etwa zu höheren Datenraten pro Kanal, größeren Laserarrays, Wellenlängenmultiplexverfahren, Zuverlässigkeit und fortschrittlicher Modulation. Der Ansatz ist relevant für optische Transceiver der nächsten Generation mit 800G, 1,6T und noch höherer Kapazität, z. B. für Rechenzentren, Metro-Netzwerke und KI-gesteuerte Kommunikationsinfrastrukturen.
Gayatri Vasudevan Rajeswari wird ihre Forschung zur Steigerung der Übertragungsreichweite und -geschwindigkeit, zur Verbesserung der photonischen Integration sowie zur Erforschung von Mehrwellenlängen-Senderarchitekturen fortsetzen, um hohe Bandbreite, geringen Chirp und kosteneffiziente Fertigung für zukünftige optische Verbindungen und Kommunikationsnetze zu kombinieren.