Zukunftstechnologie: Innovation für Terahertz-Analyse
EU-Forschungsrat fördert Projekt von TU-Professor Sascha Preu mit 150.000 Euro
07.02.2022
TU-Professor Sascha Preu erhält vom Europäischen Forschungsrat (ERC) einen „Proof of Concept“-Grant in Höhe von 150.000 Euro. Damit wird sein Vorhaben „PhoSTer THz“ gefördert, das sich mit der Entwicklung von Systemen zur spektralen Analyse leistungsstarker Terahertz-Quellen befasst. Letztere werden unter anderem für Anwendungen in 6G-Mobilfunknetzen wichtig sein.
Viele europäische Staaten hinken anderen hochentwickelten Nationen bei der Internetverfügbarkeit und der Digitalisierung hinterher. Um hier aufzuholen, ist die Verfügbarkeit großflächiger 5G-Netzwerke essentiell, deren Hardware im Wesentlichen auf Mikrowellentechnik beruht. Allerdings ist bereits jetzt absehbar, dass der Datenhunger mit 5G nicht langfristig gestillt werden kann. 6G-Technologien, mit deren Entwicklung in den nächsten zehn Jahren zu rechnen ist, zielen auf Frequenzbereiche jenseits von Mikrowellen ab, insbesondere den Terahertz-Bereich, der sich zwischen Mikrowellen und Infrarotwellen befindet.
Allerdings mangelt es an leistungsstarken und kompakten Quellen, um diesen Bereich zu erschließen. Das Projekt „PhoSTer THz“ (Photonic Spectrum Analyzer for the Terahertz Spectral Domain) befasst sich mit der Entwicklung von kostengünstigen photonischen Systemen, welche die Entwicklung solcher Terahertz-Quellen erleichtern und beschleunigen soll. „PhoSTer THz“ wird geleitet von Sascha Preu, Professor für Terahertz Bauelemente und Terahertz Systeme am Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik der TU Darmstadt. Preu baut damit auf das Projekt „Pho-T-Lyze“ auf, für das er im Jahr 2017 einen mit 1,5 Millionen Euro dotierten ERC Starting Grant erhielt.
Entwicklung eines photonischen Spektrumanalysators
Um Terahertz-Quellen zu entwickeln und an die jeweilige Anwendung anzupassen, werden anspruchsvolle Charakterisierungsmöglichkeiten benötigt, zum Beispiel, um das emittierte Spektrum der Quellen zu analysieren und so Designfehler und Störeinflüsse aufzudecken. Im Rahmen des Projektes „PhoSTer THz“ soll dafür ein Gerät, ein photonischer Spektrumanalysator, bis hin zur Marktreife entwickelt werden.
Das Konzept beruht auf einer Technologie, die im ERC Starting Grant „Pho-T-Lyze“ entwickelt wurde. Es stellt eine kostengünstige Alternative zu klassischen elektronischen Spektrumanalysatoren dar, die gegenwärtig diesen Markt dominieren. Um in den mittleren Terahertz-Bereich vorzudringen, der vor allem für 6G-Anwendungen attraktiv ist, benötigen elektronische Systeme eine Mikrowellenquelle und mehrere, teils sehr teure Frequenzextender. Aufgrund der hohen Kosten verfügen nur wenige Forschungseinrichtungen und Unternehmen über Spektrumanalysatoren für den mittleren Terahertz-Bereich. Das erschwert die Entwicklung von Terahertz-Quellen und -Komponenten deutlich.
Im photonischen Spektrumanalysator, der von Preu und seinem Team entwickelt wird, werden sowohl die elektronische Signalquelle als auch die Frequenzextender durch ein auf Lasern und photoleitenden Mischern basierendes System ersetzt. Die Systemkosten reduzieren sich so auf einen Bruchteil. Diese kostengünstige und doch leistungsstarke Technologie soll die Entwicklung von Terahertz-Bauteilen insgesamt beschleunigen. Davon profitieren auch weitere Anwendungen von Terahertz-Wellen, wie zum Beispiel die Spektroskopie und Spurengasanalyse oder die zerstörungsfreie Prüfung. Für letztere sind Terahertz-Wellen besonders interessant, da sie viele optisch nicht transparente Materialien durchdringen können und im Gegensatz zu Röntgenstrahlung nicht-ionisierend sind, also bei den zur Verfügung stehenden Leistungspegeln unschädlich und nicht gesundheitsgefährdend sind.
Industrieanalysten wie die Firma IndustryARC progonostizieren dem Terahertz-Bereich ein jährliches Wachstum von 28 Prozent in den nächsten Jahren – eine aussichtsreiche Zukunft, an der „PhoSTer THz“ mitwirken will.
Proof of Concept Grant
Ein Proof of Concept-Grant ist eine Förderung, die die Forschungsgrants des Europäischen Forschungsrats (European Research Council, ERC) ergänzt. Er richtet sich ausschließlich an Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, die bereits einen ERC-Grant innehaben und ein Forschungsergebnis aus ihrem laufenden oder bereits abgeschlossenen Projekt vorkommerziell verwerten möchten. Dies ist der erste Schritt zum Technologie-Transfer. Ziel eines Proof-of-Concept-Projektes soll es sein, das Marktpotential einer solchen Idee zu überprüfen. Der ERC finanziert hiermit also keine Forschungsaktivitäten, sondern Maßnahmen zur Weiterentwicklung im Hinblick auf die Anwendungsreife, Kommerzialisierung oder Vermarktung der Idee. In der jüngsten Förderrunde wurden aus 166 Vorschläge aus 21 Ländern mit einem ERC Proof of Concept Grant ausgezeichnet. 348 Projektvorschläge waren eingereicht worden. Die Grants sind Teil des EU-Forschungs- und Innovationsprogramms „Horizon Europe“.
Über Professor Sascha Preu
Sascha Preu kam 2014 im Rahmen des Schwerpunkts „LOEWE-Sensors Towards Terahertz“ als Juniorprofessor an die TU Darmstadt und ist seit 2018 Professor am Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik. Er promovierte 2009 am Max-Planck-Institut für die Physik des Lichts in Kooperation mit der Universität Erlangen-Nürnberg, war von 2010 bis 2011 Feodor Lynen Stipendiat der Alexander von Humboldt-Stiftung und Postdoktorand an der University of California, Santa Barbara, USA. Danach forschte er bis zu seinem Ruf an die TU Darmstadt als Postdoktorand am Lehrstuhl für angewandte Physik an der Universität Erlangen-Nürnberg. Preu zählt Forschungseinrichtungen unter anderem in den USA, China, den Niederlanden, Indien und Spanien zu seinen Kooperationspartnern.
sip
