Die perfekte Welle
Terahertz für 6G-Netze und mehr
05.04.2023
Du und deine Freunde schwärmen von 5G-Mobilfunk-Downloadgeschwindigkeiten auf eurem Handy? Nicht nur im Mobilfunk werden große Datenmengen übertragen. Datennetze sind die Voraussetzung für die fortschreitende Digitalisierung. Bei etit an der TU-Darmstadt werden Systeme für die nächste Generation solcher Netze entwickelt: Anwendungen in 6G.
Für die Digitalisierung sind ausreichende Netzkapazitäten essenziell. Die Hardware der aktuell im Ausbau befindlichen 5G-Netze beruht im Wesentlichen auf Mikrowellentechnik. Früher oder später wird der Datenhunger auch damit nicht mehr gestillt werden können.
Terahertz-Strahlung
Terahertz-Strahlung kann durch Materialien wie Kunststoffe, Textilien und Papier dringen, ohne diese zu beschädigen. Dadurch ist sie ideal geeignet, die molekulare Struktur von Materialien zu untersuchen. Eingesetzt werden kann das etwa in der Biomedizin, um die Struktur von Geweben und Zellen zu analysieren. Ein anderes Einsatzgebiet ist die Spurengasanalyse, bei der sehr geringe Konzentrationen von Gasen in einer Gasprobe gemessen werden, etwa zur Umweltüberwachung oder in der Atemgasanalyse in der Medizintechnik.
6G-Technologien, mit deren Entwicklung in den nächsten zehn Jahren zu rechnen ist, zielen auf Frequenzbereiche jenseits von Mikrowellen ab, insbesondere den Terahertz-Bereich. Dieser befindet sich zwischen Mikrowellen und Infrarotwellen. Terahertzwellen sind also kürzer als Infrarot- und länger als Mikrowellen. Professor Sascha Preu forscht am Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik an der TU Darmstadt daran, diesen bisher wenig genutzten Bereich zu erschließen.
Professor Sascha Preu
Vor allem in der Kommunikation sind Terahertz Komponenten in Zukunft unausweichlich. Aber auch eine Vielzahl anderer Anwendungsbereiche, wo gegenwärtige Lösungen an ihre Grenzen stoßen, wird von Terahertz Technologien profitieren. Beispiele sind Sicherheitstechnik, industrielle Qualitätssicherung, Umweltmonitoring und (Bio-)Medizin.
Entwicklung eines photonischen Spektrumanalysators
Sein Beitrag: ein photonischer Spektrumanalysator. Mit diesem Gerät kann das Spektrum von Mobilfunkwellen in verschiedene Einzelteile, sogenannte Frequenzkomponenten, zerlegt werden. Diese Einzelteile werden dann genau untersucht. Zum Einsatz kommen dabei Laser und photoleitende Mischer.
Das klingt sehr komplex – und das ist es auch. Aber: Diese komplexen Zusammenhänge und Aufbauten sind der Schlüssel, das tägliche Leben zu vereinfachen. Denn: Mit den fortschrittlichen Technologien ist es letztendlich möglich, in den mittleren Terahertz-Bereich vorzudringen und Terahertz-Quellen zu entwickeln, die perfekt an verschiedene Anwendungen, etwa Materialuntersuchungen, Spektroskopie und Bildgebung angepasst werden können.
Über Professor Sascha Preu
Sascha Preu studierte an der FAU Erlangen-Nürnberg Physik. Nach seiner Promotion am Max-Planck Institut für die Physik des Lichts forschte er unter anderem als Feodor Lynen Stipendiat der Alexander von Humboldt-Stiftung an der University of California in den USA. 2014 kam er im Rahmen des Schwerpunkts „LOEWE-Sensors Towards Terahertz“ als Juniorprofessor an die TU Darmstadt und leitet seit 2018 das Fachgebiet THz Bauelemente und THz Systeme. Zu seinen Kooperationspartnern zählen Forschungseinrichtungen unter anderem in den USA, China, den Niederlanden, Indien und Spanien.
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