EU-Forscher wollen Datenübertragung verbessern
Forscher des von der EU geförderten Projekts PHASORS haben zwei Komponenten für optische Netze entwickelt, mit denen sich die Datenübertragung deutlich verbessern lässt.
- André von Raison
Im Rahmen des EU-finanzierten Projekts PHASORS ("Phase sensitive amplifier systems and optical regenerators and their applications") haben Forscher zwei neue Komponenten entwickelt, mit deren Hilfe sich die Datenübertragung in Glasfasernetzen deutlich verbessern lässt. Die Ergebnisse und den Weg dorthin stellte das multinationale Team aus Dänemark, Griechenland, Großbritannien, Irland, Japan, Schweden sowie der Schweiz in einem kostenpflichtigen Artikel in der Zeitschrift Nature Photonics vor.
(Bild: PHASORS)
Wenn es um optische Verstärker geht, ist Rauscharmut ein zentrales Forschungsziel. Wenn man hier Fortschritte macht, können davon viele Anwendungsbereiche profitieren – beispielsweise optische Kommunikation (Glasfaser oder Freiraum), optische Spektroskopie und Sensortechnik oder Photonendetektion. Bei den derzeit verwendeten Techniken, etwa dem Einsatz von EDFA-Geräten (Erbium Doped Fiber Amplifier), schränkt das sogenannte Phasenrauschen die Datenübertragung über optische Netzwerke ein: Schnelle, kurzfristige Änderungen in der Phase eines Signals beeinträchtigen die Qualität der gesendeten Informationen. Das führt zu Fehlermeldungen sowie zu einem "Übersprechen", das entsteht, wenn das Signal mit anderen Signalen auf unterschiedlichen Wellenlängen interagiert.
Im Rahmen ihrer Arbeiten kamen die Forscher zu dem Ergebnis, dass ihr Ziel der rauscharmen optischen Verstärkung mit dem heute üblichen linearen Ansatz für die gängigen Anwendungen nicht zu erreichen ist. Daher konzentrierten sie sich auf phasensensitive Verstärker (PSA – Phase Sensitive Amplifier), die schon lange dafür bekannt sind, dass sie eine praktische, deterministische rauscharme Verstärkung ermöglichen.
Daraus haben sie einen extrem rauscharmen optischen Verstärker entwickelt, mit dessen Hilfe sie die Rauschzahl von 1 dB erreichen konnten – gängige EDFA-Geräte erreichen hier Werte von 3 bis 6 dB (weniger ist besser). Als zweite Komponente entstand ein optisches regeneratives Teilsystem, das Interferenzen binärphasen-kodierter Signale eliminiert, ohne dafür den zeitaufwendigen Umweg über die Wandlung in elektrische Signale gehen zu müssen.
"Dies ist der ultimative optische Verstärker. Damit können Städte, Länder und Kontinente viel effizienter miteinander verbunden werden, wobei die Hubs mit den Verstärkern viel weiter auseinander liegen würden. Das Signal kann auch wirksamer moduliert werden. Darüber hinaus ist der Verstärker mit jedem Modulationsformat kompatibel, mit herkömmlichen Lasersendern, und kann sehr breitbandig sein, weshalb er mit vielen Lasern mit unterschiedlichen Wellenlängen kompatibel ist", so einer der Autoren der Studie, Professor Peter Andrekson von der schwedischen Chalmers-Universität für Technologie. Nach Ansicht der Forscher können diese Ergebnisse bei optischen Kommunikationssystemen die verfügbare Kapazität vergrößern oder die Reichweite der Signale in Glasfasernetzen beispielsweise von 1000 auf 4000 km erhöhen. Darüber hinaus sehen die Wissenschaftler Einsatzmöglichkeiten in einer Reihe unterschiedlicher Bereiche wie in der optischen Sensortechnik oder der Meteorologie. (avr)
