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PHASORS für bessere optische Kommunikationsnetze

Angeführt von der Universität Southampton im Vereinigten Königreich haben EU-finanzierte Forscher ein neues System zur Datenübertragung entwickelt, das die Übertragungskapazität und Energieeffizienz der weltweiten optischen Kommunikationsnetze deutlich verbessern könnte. Das P...

Angeführt von der Universität Southampton im Vereinigten Königreich haben EU-finanzierte Forscher ein neues System zur Datenübertragung entwickelt, das die Übertragungskapazität und Energieeffizienz der weltweiten optischen Kommunikationsnetze deutlich verbessern könnte. Das Projekt PHASORS ("Phase sensitive amplifier systems and optical regenerators and their applications") erhielt dafür fast 3 Mio. EUR aus dem Themenbereich "Informations- und Kommunikationstechnologien" (IKT) des Siebten EU-Rahmenprogramms (RP7). Präsentiert wurde das System in der Fachzeitschrift Nature. Der Datenübermittlung über optische Netze sind derzeit durch das so genannte "Phasenrauschen" von optischen Verstärkern und das "Übersprechen" (Crosstalk) Grenzen gesetzt. Phasenrauschen sind schnelle und kurzfristige zufällige Schwankungen in der Phase eines Signals, die sich auf die Qualität der übermittelten Informationen auswirken und zu Fehlern bei der Datenübertragung führt, während beim Übersprechen ein Signal ungewollt ein anderes Signal beeinflusst. Den PHASORS-Partnern unter der Leitung des optoelektronischen Forschungszentrums (Optoelectronics Research Center, ORC) der Universität Southampton gelang jetzt jedoch ein wichtiger Fortschritt bei der Beseitigung dieser Störungen. Herkömmlicherweise werden optische Daten als eine Folge von Bits übermittelt, die in der Amplitude des Lichtstrahls codiert werden, ein System, das einfach und praktisch, aber ineffizient in der Nutzung der Bandbreite ist. In der Vergangenheit stellte dies angesichts der enormen Datenkapazität einer optischen Faser kein Problem dar. Aber das anhaltende Wachstum des Internets und insbesondere die Einführung von nach Bandbreiten hungrigen Videoanwendungen wie YouTube haben zu immer stärkeren Forderungen nach effizienteren Datenübertragungsformat geführt, vor allem nach Systemen, welche die Daten in der Phase und nicht in der Amplitude eines Lichtstrahls codieren. Das PHASORS-Konsortium entwickelt den ersten funktionierenden phasenempfindlichen Verstärker und Phasenregenerator für extrem schnelle binäre phasencodierte Signale. Im Gegensatz zu anderen in der Vergangenheit entwickelten Geräten beseitigt dieses System das Phasenrauschen direkt, ohne das eine die erreichbaren Geschwindigkeiten vermindernde Konvertierung in ein elektronisches Signal notwendig wäre. Das Gerät nimmt ein eingehendes verrauschtes Datensignal und stellt dessen Qualität wieder her, indem es das sich aufbauende Phasenrauschen und gleichzeitig auch jedes Amplitudenrauschen verringert. "Dieses Ergebnis stellt einen ersten wichtigen Schritt in der praktischen Umsetzung der rein optischen Signalverarbeitung phasencodierter Signale dar, die jetzt kommerziell genutzt wird, weil sie eine verbesserte Datenübertragungskapazität als herkömmliche amplitudencodierte Verfahren bietet", sagte David Richardson, PHASORS-Projektleiter und Professor am ORC. "Unser Regenerator kann Rauschen aus ankommenden Datensignalen entfernen und sollte Systeme mit erweiterter physikalischer Länge und Kapazität ermöglichen. Um dieses zentrale Ziel von PHASORS zu erreichen, bedurfte es wesentlicher Fortschritte sowohl in der Glasfaser- als auch in der Halbleiter-Laser-Technologie im gesamten Konsortium." Zu den Auswirkungen des Geräts sagte Professor Richardson: "Wir gehen davon aus, dass dieses Gerät und die dazugehörigen Komponenten-Technologie wesentliche Anwendungsmöglichkeiten in einer Vielzahl von Disziplinen auch jenseits der Telekommunikation haben werden, etwa in der optischen Sensorik, der Messtechnik sowie in viele andere wissenschaftlichen und technologischen Bereichen, in denen Prüf- und Messtechnik eingesetzt wird." Zu den wichtigsten Beteiligten von PHASORS, das von 2008 bis voraussichtlich 2011 laufen wird, gehören Institute aus der gesamten EU, namentlich das ORC, die Chalmers University of Technology (Schweden), das Tyndall National Institute am University College Cork (Irland) und die National and Kapodestrian University in Athen (Griechenland). Aus der Industrie stellen Onefive (Schweiz), Eblana Photonics (Irland) und der dänische Glasfaser-Spezialist OFS ihr Know-how zur Verfügung.

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