Der Einsatz von Künstlicher Intelligenz (KI) und die Datenablage in externen Großspeichern (Clouds) macht das Internet lahm. Immer mehr Informationen müssen durch die längst nicht alle mit Glasfaser ausgebauten Telekommunikationsleitungen oder über Funk transportiert werden. Zwei Fraunhofer-Institute haben nun Millionen von Euro als Förderung erhalten, um ihr Mittel dagegen weiter zu erforschen: Terahertzsensorik.

Mit elektromagnetischen Wellen in einem Spektrum zwischen Infrarot- und Mikrowellenstrahlung sollen viel mehr Daten gleichzeitig übermittelt werden können. Das Fraunhofer-Institut für Hochfrequenzphysik und Radartechnik (FHR) in Wachtberg arbeitet dabei mit dem Fraunhofer-Institut für Mikroelektronische Schaltungen und Systeme (IMS) in Duisburg zusammen.

Während in Duisburg in den kommenden drei Jahren auch mit Wachtberger Beteiligung ein Forschungszentrum eingerichtet wird, um vor allem die notwendigen Computerchips zu entwickeln, herzustellen und zu prüfen, haben sich Forscher um Projektleiter Benjamin Hoffmann im Drachenfelser Ländchen mit Arbeiten zum Thema Terahertzsensorik für den zweiten Wettbewerbsdurchlauf der Leistungszentren der Fraunhofer-Gesellschaft qualifiziert. Die Teilnahme ist mit einer Förderung von drei Millionen Euro dotiert. Das Geld soll ihre Projektarbeit bis Ende 2027 finanziell absichern.

IMS und FHR haben in den vergangenen zehn Jahren über die Forschungsfabrik Mikroelektronik Deutschland (FMD) bereits mehrere Millionen Euro in den Aufbau einer Infrastruktur für den THz-Bereich investiert und sich eine große Expertise bei diesem Theme aufgebaut.

Kernthema der Forschungsarbeiten am Fraunhofer FHR in Wachtberg sind Sensoren für präziseste Abstands- oder Positionsbestimmung sowie bildgebende Systeme mit Auflösungen bis zu 3,75 Millimeter. Das Anwendungsspektrum dieser Geräte reicht von Systemen für Aufklärung, Überwachung und Schutz bis hin zu echtzeitfähigen Sensoren für Verkehr und Navigation sowie Qualitätssicherung und zerstörungsfreies Prüfen. „Unsere Systeme zeichnen sich durch Zuverlässigkeit und Robustheit aus“, sagt Fraunhofer-Sprecher Jens Fiege.

Wachtberger Technik in Paris vorgeführt

Bei der „European Microwave Week“ in Paris, der europäischen Woche für Technik im Mikrowellenbereich, hat Ende September die FHR-Abteilung für „Integrierte Schaltungen“ um Jan Wessel ihre neuesten Entwicklungen und Projekte mit Radar- und Hochfrequenztechnik vorgestellt. Dazu gehörte das „Harmonische Radar“. Es kann verdoppelte Frequenzen selbst vor dem Hintergrund vieler anderer Radarreflektionen erkennen. Eine praktische Anwendungsmöglichkeit wäre das Auffinden menschlicher Mitarbeiter in einer großen Maschinenhalle. Hätte ein Mitarbeiter ein solches frequenzverdoppelndes Etikett (Tag, wie Informationstechniker sagen) an seiner Kleidung, etwa in der Hosentasche, könnte ihn dieses harmonische Radar leicht erkennen. „Interessant könne ein solches harmonisches Radar in Hochsicherheitsgebieten sein oder aber im Straßenverkehr, um Radfahrer im Verkehrsgewusel erkennen zu können“, findet Wessel.

Forschung für Minenräumung

Fraunhofer in Wachtberg sucht mit neuem Radar nach Landminen

Von

Manfred Reinnarth

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Mit den Terahertz-Ambitionen für die Datenübermittlung sind solche Systeme aber nicht zu vergleichen. Sie funktionieren mit integrierten Schaltungen in Silizium-Germanium-Technologie bei 13 bis 330 Gigahertz. Sie werden in Wachtberg mit dem 3D-Druck-Park von Fraunhofer selbst hergestellt - samt Gehäuse. Dazu gibt es am Standort in Villip inzwischen die unterschiedlichsten Drucker, für Kunststoffe wie auch für Metalle.

Terahertz-Technologien

Terahertz, abgekürzt THz, ist die Maßeinheit für eine Billion Schwingungen in einer Sekunde. Das ist also 1000 Mal mehr als 1 Gigaherz. Rundfunk funktioniert im Megahertzbereich, viele Computer laufen im Gigahertzbereich. Der Bedarf an Bandbreite ist der Haupttreiber für die Erforschung neuer Terahertz-Technologien, denn THz-Frequenzen unterstützen die gewünscht hohen Datentransferraten.

Der Frequenzbereich von 0,1 bis 10 THz gilt dabei als besonders wichtig für kommende Kommunikationssysteme und Sensorik-Anwendungen.