Guillermo von Hünefeld, Senior Wissenschaftler am Fraunhofer Heinrich-Hertz-Institut (HHI), hat seine Dissertation mit dem Titel „Neuromorphic Photonics for Modulation Format Identification and Signal Equalization in Optical Communication Systems“ an der Technischen Universität Berlin (TU Berlin) im März 2026 mit dem Prädikat „magna cum laude“ abgeschlossen.
In seiner Doktorarbeit untersuchte Guillermo von Hünefeld den Einsatz photonischer neuromorpher Netzwerke, die sich an der Funktionsweise des menschlichen Gehirns orientieren, zur Anwendung im Bereich optischer Kommunikationssysteme. Da der Bedarf an Netzwerkkapazität durch Streaming, künstliche Intelligenz und soziale Medien exponentiell wächst, stehen optische Übertragungssysteme vor der Herausforderung, höhere Bandbreiten bei geringerer Latenz und reduziertem Energieverbrauch bereitzustellen. Der Einsatz kohärenter Empfänger mit energieintensiver digitaler Signalverarbeitung (DSP) verursacht dabei erhebliche Kosten. Die vorliegende Arbeit zeigt, dass neuronale Netzwerke auf Basis photonisch integrierter Schaltkreise (PICs) eine vielversprechende Alternative darstellen, um Komplexität und Energieverbrauch signifikant zu reduzieren.
Die Arbeit gliedert sich in zwei Hauptanwendungen: Im ersten Teil wird ein auf Reservoir Computing basierendes neuronales Netzwerk zur Modulationsformaterkennung (MFI) vorgestellt. Der entwickelte neuromorphe PIC erreichte in umfangreichen experimentellen Demonstrationen, einschließlich Live-Tests mit kommerzieller Netzwerkausrüstung, eine Erkennungsgenauigkeit von bis zu 100 % für verschiedene Modulationsformate wie OOK, PAM, BPSK und QAM bei Übertragungsstrecken von bis zu 100 km. Im zweiten Teil wird ein hybrider neuromorpher PIC zur Signalentzerrung entwickelt, der die Verarbeitung direkt im optischen Bereich ermöglicht und somit die inhärenten Vorteile optischer Systeme wie geringe Latenz und hohe Bandbreite nutzt. Die Ergebnisse zeigen eine Verbesserung des Q²-Faktors um bis zu 1,92 dB für 16-QAM-Signale. Die Dissertation kommt zu dem Schluss, dass photonische neuromorphe Netzwerke einen bedeutenden Beitrag zur Steigerung der Effizienz und Nachhaltigkeit zukünftiger optischer Netzwerke leisten können.
Guillermo von Hünefeld wurde 1987 in Buenos Aires in Argentinien geboren und zog 2010 nach Berlin, wo er seinen Bachelor und Master of Science in Elektrotechnik an der Technischen Universität Berlin (TU Berlin) erwarb.
Die Prüfungskommission unter dem Vorsitz von Prof. Dr.-Ing. Maurizio Burla (TU-Berlin) bestand aus Prof. Dr.-Ing. Ronald Freund MBA (TU-Berlin, Fraunhofer HHI), Prof. Dr.-Ing. Stephan Pachnicke (CAU). und Assoc. Prof. Dr. Francesco Da Ros (DTU).
Das Fraunhofer HHI gratuliert Guillermo von Hünefeld zur erfolgreichen Promotion und würdigt diese herausragende Leistung als wichtigen Impuls für zukunftsweisende optische Kommunikationssysteme.
