Foto: TU Eindhoven/Cobra
vakgroep PSN, TN TUe: SNOM/lensed fiber setup (groep Heijden)

Eindhovens fotonica-onderzoek staat aan basis van markt van honderden miljarden euro’s

Door de gigantische groei van onder meer online video en mobiele data, dreigt het internet vast te lopen, qua capaciteit en qua stroomverbruik. Fotonische chips, die werken op basis van lichtsignalen in plaats van elektrische signalen, zijn de oplossing. Bedrijven en overheid in de VS investeren daarom 600 miljoen dollar in de R&D. In Eindhoven, dat wereldwijd hierin voorop loopt vooral door het TU/e-onderzoek, gaat op 25 april het Institute for Photonic Integration van start. Met als eerste doel: ervoor zorgen dat internet snel blijft en duurzamer wordt.

Explosieve groei

Het dataverbruik door mensen, en door apparaten (‘internet of things’) groeit explosief. Gemiddeld verdubbelt het wereldwijde dataverkeer elke drie jaar, en in sommige netwerken zelfs bijna elk jaar. Nu al gebruiken datacentra wereldwijd meer dan drie procent van alle beschikbare elektriciteit, en zonder maatregelen groeit dat naar tientallen procenten van de wereldwijde stroomproductie. Bovendien kan de capaciteit van elektronische datatransmissie in connecties naar de eindgebruikers, en in de data centers deze verkeersgroei niet bijbenen.

Zuiniger én meer capaciteit

Fotonica biedt de oplossing. Datatransport verloopt al grotendeels via fotonica, via glasvezelkabels, waarin data met lichtsignalen wordt verstuurd. De naam fotonica is gebaseerd op het woord foton, Grieks voor ‘lichtdeeltje’. Maar de verwerking van data, in de talloze netwerkknooppunten, gebeurt grotendeels nog elektronisch, met micro-elektronische chips. Die moeten vervangen worden door fotonische chips, omdat die veel zuiniger zijn én veel meer capaciteit hebben. Het Institute for Photonic Integration gaat deze chiptechnologie ontwikkelen.

https://www.tue.nl/onderzoek/research-centers/institute-for-photonic-integration/

Open innovatie

Het nieuwe instituut gaat wetenschappelijk onderzoek doen en prototypes ontwikkelen waarmee de industrie nieuwe fotonische producten naar de markt kan brengen. Dit in nauwe samenwerking met bedrijven en andere universiteiten, en met open innovatie, zodat de technologie zo snel mogelijk vooruit komt en de markt bereikt. Er zijn nu al zo’n driehonderd onderzoekers bij het instituut betrokken en dat aantal zal binnen vijf jaar verdubbelen. Hoofdopgaven van het instituut zijn onder meer het verder verkleinen van de chip-componenten, verlagen van het energieverbruik, meer functies bij elkaar brengen op een chip, en verlagen van de kosten.

Honderden miljoenen

De markt voor producten met fotonische chips groeit naar verwachting binnen twintig jaar naar honderden miljarden euro’s. Dat betreft niet alleen datacommunicatie, maar ook andere toepassingen. Fotonische chips zijn bijvoorbeeld geschikt om eigenschappen van materialen en weefsels te meten, waardoor allerlei nieuwe toepassingen in bijvoorbeeld de gezondheidszorg, de procesindustrie, veiligheid, mobiliteit en de agro-food mogelijk worden. “We staan nu op hetzelfde punt als met de micro-elektronica in de jaren zestig”, stelt Ton Backx, directeur van het instituut, en hoogleraar aan de TU Eindhoven. “We konden toen niet vermoeden hoeveel invloed micro-elektronica op ons leven zou gaan hebben. Met geïntegreerde fotonica gaat hetzelfde gebeuren.”

Alle mensen op de wereld

Het Institute for Photonic Integration bouwt voort op TU/e-onderzoeksschool COBRA, die wereldwijd leidend is in de ontwikkeling van geïntegreerde fotonica en daarop gebaseerde systemen. Zo realiseerde het instituut onlangs nog ’s werelds snelste glasvezelverbinding, met 255 Terabit per seconde. Dat is genoeg om alle mensen op de wereld tegelijk te laten telefoneren. In 2013 kreeg COBRA een Zwaartekrachtsubsidie van 20 miljoen euro.

600 miljoen dollar

Ter gelegenheid van de start van het instituut is er een dagsymposium, met sprekers uit de wetenschap en uit de industrie. Een vooraanstaand spreker in het programma is Thomas Koch, lid van het management team van het American Institute for Manufacturing Photonics, en wetenschappelijk leider van het R&D-programma waar de VS 600 miljoen dollar in investeren. Meer informatie over het symposium staat op http://www.phisymposium.org/

.