Signalübertragung
Schnelle Glasfasern bringen Rechner auf Trab

Glasfaserkabel sorgen in der Telekommunikation längst für Geschwindigkeit. Die optische Datenübertragung wird zum Standard. Aber ausgerechnet der Informationsaustausch über Mikroprozessoren läuft meist noch über Kupferkontakte, weil Fasern in der Produktion zu teuer sind. Doch jetzt wird auch die optische Signalübertragung in Computern möglich.

BERLIN. „Was nützt ein schneller Prozessor im Computer, wenn die Daten von ihm aus recht langsam zum nächsten Bauteil auf der Leiterplatte übertragen werden?“, fragt Michael Rösch vom Lehrstuhl für Fertigungsautomatisierung und Produktionssystematik (FAPS) der Universität Erlangen-Nürnberg und hat gleich die Lösung des Problems parat. Denn an dem Institut wurde ein Verfahren entwickelt, das kostengünstig und automatisiert Leiterplatten mit optischen Fasern bestückt.

Das ist ein Novum. Bisher geschah das, wenn überhaupt, äußerst mühsam: „Während rein elektrische Baugruppen vollautomatisiert produziert werden, müssen optische Verbindungen noch weitgehend in Handarbeit hergestellt werden, was teuer ist“, sagt Rösch. Die Forschergruppe um Institutsleiter Klaus Feldmann bringt schnelle Faserverbindungen unter anderem in Computer, was deren Leistung drastisch erhöht. Dabei werden herkömmliche Leiterplatten mit Kupferbahnen verwendet, die aber um eine Lage Polymerfasern ergänzt werden, die hohe Datenraten schnell übertragen können.

Das Hauptproblem war bislang, die Fasern und einzelne Bauteile präzise zu verbinden. Genauer: Die Komponenten müssen mikrometergenau, also auf ein Tausendstel Millimeter exakt, positioniert werden. Das liegt am technischen Prinzip: Die elektronischen Daten müssen zunächst in Lichtimpulse verwandelt werden, wofür eine Sendeeinheit auf der Platine sorgt. Der Sender schickt anschließend die Lichtbündel in die Polymerfaser, die die Informationen an den Empfänger überträgt, der die optischen Signale wieder in elektrische verwandelt.

Sender und Empfänger, die neu entwickelt wurden, sind nicht direkt mit der Faser verbunden, sondern mit etwas Abstand, damit das Licht strahlen kann. Rösch: „Die Stelle, die der Lichtstrahl treffen muss, ist mit etwa 70 mal 70 Mikrometer sehr klein.“ Ungefähr genau so groß ist auch der Punkt, den der Lichtstrahl auf seinem Weg von der Faser zur Empfangseinheit finden muss. Das heißt: Nur geringste Lageabweichungen der Bauteile machen eine Signalübertragung unmöglich. Bei Kupferbahnen auf üblichen Platinen stellt sich dieses Problem nicht, zumal alle Bauteile direkt verlötet werden.

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