EU-finanziertes Projekt verbessert globale Datenübertragung
Forscher haben zwei neue Komponenten entwickelt, die dazu beitragen könnten, dass Europa einiger seiner dringendsten kommunikativen Herausforderungen in der Erforschung optischer Verstärker Herr werden kann.
Das EU-finanzierte Team aus Dänemark, Griechenland, Irland, Schweden, der Schweiz und dem Vereinigten Königreich entwickelte einen extrem rauscharmen Verstärker sowie einen optischen Regenerator für phasen-kodierte Signale. Diese Innovationen könnten zur Verbesserung der Übertragungskapazität und Energieeffizienz optischer Kommunikationsnetzwerke beitragen.
In einem Artikel in der Fachzeitschrift Nature Photonics beschreibt das Team, wie diese neuen Datenübertragungssysteme entstanden sind. Die Studie erhielt Mittel in Höhe von 2.698.947 EUR als Teil des Projekts PHASORS ("'Phase sensitive amplifier systems and optical regenerators and their applications"), das unter dem Themenbereich "Informations- und Kommunikationstechnologien (IKT)" des Siebten Rahmenprogramms (RP7) gefördert wurde.
Rauscharme optische Verstärkung ist das ultimative Ziel der Forschung auf dem Gebiet optischer Verstärker, denn sie hat das Potential, die Leistung einer Vielzahl von Anwendungen wie die optische Kommunikation (Glasfaser oder Freiraum), optische Spektroskopie und Sensortechnik sowie Photonendetektion zu verbessern.
Momentan ist die Datenübertragung über optische Netzwerke durch das "Phasenrauschen" eingeschränkt - die schnellen, kurzfristigen, willkürlichen Fluktuationen in der Phase eines Signals, die die Qualität der gesendeten Informationen beeinträchtigt. Dies führt zu Fehlermeldungen bei der Datenübertragung, sowie zu einem "Übersprechen", das entsteht, wenn das Signal mit anderen Signalen auf unterschiedlichen Wellenlängen interagiert.
Die Wissenschaftler dieser Studie überprüften die Theorie, dass rauscharme Verstärkung nicht-deterministisch oder phasensensitiv umgesetzt werden kann. Da die rauscharme lineare Verstärkung wenig Erfolgschancen hat und für die üblichen Anwendungen nicht praktikabel ist, setzten die Wissenschaftler all ihre Hoffnungen auf phasensensitive Verstärker (PSAs), die schon lange dafür bekannt sind, eine praktische, deterministische rauscharme Verstärkung möglich machen zu können. Heutzutage sind alle kommerziellen optischen Verstärker nach wie vor phasen-insensitiv.
Die Wissenschaftler entwickelten erfolgreich einen optischen Verstärker, der Licht extrem rauscharm verstärken kann. Es gelang den Forschern, mit Hilfe eines "phasensensitiven Glasfaser-optischen prametrischen Verstärkers" die Rauschzahl auf 1 dB zu reduzieren. Bei herkömmlichen Erbium-dotierten Faserverstärkern liegt die Rauschzahl häufig bei mindestens 3 dB, und diese Tatsache macht das Signal ungleichmäßig und unzuverlässig.
Nach Ansicht der Forscher könnten diese bahnbrechenden Ergebnisse nun einfach in verschiedenen Applikationen wie z. B. optischen Kommunikationssystemen mit hoher Kapazität angewendet werden. "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 Chalmers Universität für Technologie in Schweden.
Die zweite Entwicklung des PHASORS-Projekts, das von 2008 bis Juni dieses Jahres andauerte, war ein optisches regeneratives Teilsystem, das Interferenzen für ultra-schnelle binärphasenkodierte Signale eliminiert. Im Gegensatz zu bisher entwickelten Geräten beseitigt dieses neue Gerät das Phasenrauschen direkt ohne die Notwendigkeit der Umwandlung in ein elektronisches Signal, was den Prozess verlangsamen würde.
Das breite Spektrum des PHASORS-Projekts befasst sich nun mit der Entwicklung und Anwendung der auf Glasfaser basierenden PSA-Technologie in 40 Gb/s Breitband-Kernnetzen. Ziel ist es, zu gewährleisten, dass Europa in diesem relativ neuen Bereich der technologischen Entwicklung an der Spitze bleibt.Weitere Informationen finden Sie unter: EU-PHASORS:
Länder
Schweiz, Dänemark, Griechenland, Irland, Japan, Schweden, Vereinigtes Königreich