Neue Methode für die Datenübertragung mit Licht

idw – Informationsdienst Wissenschaft

Nachrichten, Termine, Experten

Grafik: idw-Logo
Grafik: idw-Logo

idw - Informationsdienst
Wissenschaft

idw-Abo
Medienpartner:
Wissenschaftsjahr


Teilen: 
29.05.2017 09:38

Neue Methode für die Datenübertragung mit Licht

Dr. Anja Schulz Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Leibniz-Institut für Photonische Technologien e. V.

    Der steigende Bedarf an schneller, leistungsfähiger Datenübertragung erfordert die Entwicklung neuer Verfahren zur verlustarmen und störungsfreien Übermittlung von optischen Informationssignalen. Wissenschaftler der Universität Johannesburg, des Instituts für Angewandte Optik der Friedrich-Schiller-Universität Jena und des Leibniz-Instituts für Photonische Technologien Jena (Leibniz-IPHT) präsentieren im Fachblatt „Journal of Optics“ eine neue Möglichkeit, glasfaserbasierte und kabellose optische Datenübertragung effizient miteinander zu verbinden.

    Dank des Internets können wir in Sekundenbruchteilen mit Menschen rund um den Globus in Kontakt treten. Damit die Kommunikation reibungslos funktioniert, übertragen weltumspannende faseroptische Netzwerke riesige Datenmengen mit Hilfe von Licht. Um die hohen Übertragungskapazitäten zu erreichen, werden Bündel mehrerer optischer Signale gleichzeitig durch eine Faser geleitet (Multiplexing) und am Ende der Übertragungsstrecke wieder separiert (Demultiplexing). Die Hauptkommunikationsstränge sind für die Mehrheit der Breitbandnutzer jedoch nicht direkt zugänglich und somit nicht nutzbar.

    Eine Option zur Lösung dieser als Last-Mile-Problem bekannten Schwierigkeit besteht darin, Privathaushalte und Geschäfte mittels optischer Freiraumübertragung, also kabellos, an die Glasfasernetzwerke anzuschließen. Ein Team von Wissenschaftlern aus Südafrika, der Universität Jena und des Leibniz-IPHT in Jena erforschte eine Übertragungsmethode, die die Verbindung von faseroptischer und kabelloser Informationsübermittlung ermöglicht. Als Informationsträger nutzten sie infrarotes Licht mit speziellen räumlichen Intensitätsverteilungen (Gauss-Laguerre-Moden), die einen Bahndrehimpuls, das Orbital Angular Momentum (OAM), aufweisen. Zur Übertragung der Lichtsignale diente eine, von IPHT-Fasertechnologen entworfene und gefertigte, spezielle Lichtleitfaser. Siegmund Schröter, ebenfalls Wissenschaftler am Leibniz-IPHT, erläutert die Vorteile der Methode: „Durch den besonderen Verlauf des Brechungsindexes in der optischen Faser besitzen die Lichtbündel (Moden), im Lichtleiter charakteristische spezifische Intensitätsverteilungen, die den Gauss-Laguerre-Moden im Freiraum sehr ähnlich sind. Dadurch können wir das Licht vom Freiraum effektiv in die Lichtleitfaser und von deren Ausgang zurück in den Freiraum koppeln. Die bisher nötigen, aufwändigen Demultiplexing- und Multiplexingschritte entfallen.“

    Dass sich die neue Methode zur effizienten Datenübertragung eignet, demonstrierten die Forscher anhand einer hybriden Freiraum-Faseroptik-Freiraum-Verbindung. Sie übertrugen mit der Anordnung ein 481x600 Pixel Graustufenbild des schottischen Physikers James Clerk Maxwell über eine Strecke von insgesamt 4,5 Metern. Dazu kodierten sie das Graustufenbild in ein kombiniertes Lichtbündel, das aus mehreren räumlichen Verteilungen - mit jeweils unterschiedlichen OAM-Zuständen - besteht. Dieses Lichtbündel leiteten die Wissenschaftler zuerst über eine Freiraumstrecke, dann durch die spezielle optische Glasfaser und zuletzt wieder durch den freien Raum. „Mit dieser Machbarkeitsstudie haben wir bewiesen, dass das OAM zur effizienten Informationsübertragung vom Freiraum über Lichtleitfasern zum Freiraum geeignet ist. Dadurch können wir die Verluste bei der Lichtleitung innerhalb jeweils eines Übertragungskanals und das Übersprechen zwischen unterschiedlichen Kanälen sehr gering halten“, so Michael Duparré, der am Leibniz-IPHT an neuen Methoden für die optische Signalübertragung forscht. „Bevor wir die kabellose optische Datenübertragung, die derzeit nur für wenige spezielle Anwendungen wie der Kommunikation zwischen Satelliten dient, in Haushalten einsetzen können, ist noch viel Forschungsarbeit nötig.“

    Das internationale Wissenschaftler-Team arbeitet auf dem Gebiet der Faseroptik seit mehreren Jahren erfolgreich zusammen. Die aktuellen Ergebnisse veröffentlichte es im internationalen Fachblatt „Journal of Optics“, das den Beitrag als besonderes Highlight des Jahres 2016 würdigte. Den Originalbeitrag und weitere Highlight-Artikel finden Sie auf der Seite des Verlags.


    Weitere Informationen:

    http://iopscience.iop.org/journal/2040-8986/page/Highlights-of-2016
    https://www.leibniz-ipht.de/aktuelles/detail/neue-methode-fuer-die-datenuebertra...


    Anhang
    attachment icon Pressemitteilung

    Merkmale dieser Pressemitteilung:
    Journalisten, Wissenschaftler
    Physik / Astronomie
    überregional
    Forschungsergebnisse
    Deutsch


    Hilfe

    Die Suche / Erweiterte Suche im idw-Archiv
    Verknüpfungen

    Sie können Suchbegriffe mit und, oder und / oder nicht verknüpfen, z. B. Philo nicht logie.

    Klammern

    Verknüpfungen können Sie mit Klammern voneinander trennen, z. B. (Philo nicht logie) oder (Psycho und logie).

    Wortgruppen

    Zusammenhängende Worte werden als Wortgruppe gesucht, wenn Sie sie in Anführungsstriche setzen, z. B. „Bundesrepublik Deutschland“.

    Auswahlkriterien

    Die Erweiterte Suche können Sie auch nutzen, ohne Suchbegriffe einzugeben. Sie orientiert sich dann an den Kriterien, die Sie ausgewählt haben (z. B. nach dem Land oder dem Sachgebiet).

    Haben Sie in einer Kategorie kein Kriterium ausgewählt, wird die gesamte Kategorie durchsucht (z.B. alle Sachgebiete oder alle Länder).

    Cookies optimieren die Bereitstellung unserer Dienste. Durch das Weitersurfen auf idw-online.de erklären Sie sich mit der Verwendung von Cookies einverstanden. Datenschutzerklärung
    Okay