Photonische Kristalle könnten schon bald Gewinn bringend im Mobilfunk eingesetzt werden: Einer Gruppe des Massachusetts Institute of Technology ist es glungen, Mikrowellensender und Verstärker mit Hilfe von photonischen Kristallen zu realisieren, die sich durch ihre große Kompaktheit und Rauschfreiheit auszeichnen. Der von der Gruppe um M.A. Shapiro in der aktuellen Ausgabe des Fachblattes Physical Review Letters beschriebene Mikrowellensender beruht auf einem herkömmlichen Gyrotron, in welchem Elektronen durch ein starkes Magnetfeld geschossen werden und so Mikrowellenstrahlen erzeugen.
Diese Strahlen treffen dann auf ein photonisches Kristall, welches aus 102 regelmäßig angeordneten Metallstäben besteht. Genau eine der vielen Frequenzen der Mikrowellenstrahlung wird von dem Kristall zurück in das Gyrotron reflektiert. Wellen dieser Frequenz werden dadurch besonders verstärkt – das System wirkt als Resonator. Die Frequenzselektivität des Kristalls ist ausgezeichnet, was zu einem Sender mit extrem geringem Rauschen führt.
Dieselbe Technik kann auch zu einer Verbesserung von Mikrowellenempfängern eingesetzt werden. Pilotprojekte in Industrielabors von Telekommunikationsherstellern sind bereits angelaufen und so könnten Mobiltelefone mit photonischen Kristallen schon bald den Massenmarkt erobern. Herkömmliche Mikrowellensender und Empfänger haben den Nachteil, dass ihre Größe die Frequenz bestimmt, mit der sie arbeiten. Um die für den Mobilfunk gewünschten hohen Frequenzen zu erreichen, müssen die Geräte extrem kompakt sein, was zu Hitze- und Rauschproblemen führt. Dieses Problem wird mit Hilfe von auf photonischen Kristallen beruhenden Resonatoren umgangen.
Stefan Maier
