Schnelleres Internet dank Photonik
Die Photonik – die Wissenschaft von der Erzeugung, Erkennung und Manipulation von Licht – treibt Innovationen in Technologien voran, die von Smartphone-Displays und energiesparender Beleuchtung bis hin zu medizinischen Geräten und autonomen Fahrzeugen reichen. Forschende, die im Rahmen des EU-finanzierten Projekts ACTPHAST 4.0 zusammenarbeiten, haben nun auch einen Weg gefunden, die Photoniktechnologie zur Erhöhung der Internetgeschwindigkeit einzusetzen. In Zusammenarbeit mit dem irischen Unternehmen für optische Elektronik, Pilot Photonics, stützte sich das Forschungsteam von ACTPHAST 4.0 auf die Photonik, um die Bandbreite von Glasfaserkabeln erheblich zu erweitern. Auf diese Weise ergaben sich Internetgeschwindigkeiten von bis zu 40 Terabyte pro Sekunde. Das Wichtigste dabei ist, dass diese Geschwindigkeiten mit der bestehenden Infrastruktur erreicht wurden, d. h. ohne dass neue Kabel verlegt werden mussten. Laut einem Artikel auf der Nachrichtenwebsite „Silicon Republic“ wird in Forschungskreisen erwartet, dass das Internet bald „eine Obergrenze der Leistungsfähigkeit und Energieeffizienz erreichen wird“. Die Gründe dafür liegen auf der Hand. Die Verbreitung von Streaming-Diensten auf Abruf und die steigende Beliebtheit von virtuellen Meetingwerkzeugen sowie Geräten des Internets der Dinge (wie Smartwatches, medizinische Sensoren, Fitnesstracker) belasten die derzeitigen Netze immer stärker.
Daten in der Spur halten
Die in dem Projekt verwendete Technologie basiert auf einem speziellen Laser, einem so genannten optischen Kamm, der von Pilot Photonics entwickelt wurde. Dieser Kammlaser erzeugt aus ein und derselben Quelle eine Reihe von gleichmäßig verteilten Strahlen mit unterschiedlichen Frequenzen. Im Gegensatz zu einem Aufbau mit mehreren unabhängigen Lasern benötigt der optische Kammlaser keine Schutzbereiche, um Interferenzen zwischen den Frequenzkanälen zu verhindern. Das System nutzt die Technik der photonischen Integration, mit der viele optische Funktionen auf einem einzigen photonischen Chip platziert werden können. So wie ein elektronischer integrierter Schaltkreis aus elektronischen Komponenten besteht, enthält ein photonischer integrierter Schaltkreis Komponenten, die mit Licht oder Photonen arbeiten. „Die Art und Weise, wie unsere photonisch integrierten Schaltkreise den Informationsfluss zwischen den Rechenzentren ermöglichen, ist vergleichbar mit der Verlagerung von der Straße auf die Schiene. Auf der Straße müssen die Fahrspuren viel breiter sein als die Autos, weil die Fahrzeugführung bis zu einem gewissen Grad nach links und rechts ausschwenken kann. Dieser zusätzliche Fahrspurbereich entspricht den Schutzbereichen zwischen den Wellenlängen, die heute in optischen Systemen verwendet werden“, erklärt Frank Smyth, Mitbegründer und technischer Leiter von Pilot Photonics, in dem Artikel von „Silicon Republic“. „Bei der Bahn kann man die Züge dicht an dicht nebeneinander stellen, da sie auf festen Gleisen fahren und nicht von diesen abweichen können. Auf diesem Prinzip beruht die Verwendung eines optischen Kamms. Die Züge können nicht mit ihren Nachbarn zusammenstoßen, weil sie von festen Gleisen geführt werden. Datenkanäle, die über einen optischen Kamm laufen, können sich nicht gegenseitig in die Quere kommen, weil der Abstand zwischen ihnen physikalisch und grundsätzlich vorgegeben ist.“ Die Verwendung eines photonisch integrierten Kammlasers ermöglicht es, „vier, acht oder 16 Transceiver auf einem einzigen Chip unterzubringen, was den Stromverbrauch, die Kosten und die Größe verringert“, so Smyth. „Innovationen wie die unsere bieten die Lösung für reale Probleme unserer Kundschaft in der Industrie, denn sie wird mit der unersättlichen Nachfrage der Gesellschaft nach neuen bandbreitenintensiven Datendiensten Schritt halten müssen, ohne dass erhebliche Preiserhöhungen nötig sind.“ ACTPHAST 4.0 (ACceleraTing PHotonics innovAtion for SME‘s: a one STop-shop-incubator) ist eine Innovationsschmiede für europäische Unternehmen, die im Photonikbereich tätig sind. Es bietet Zugang zu Sachverständigen und Spitzentechnologien von 24 europäischen Spitzenforschungsinstituten im Bereich Photonik und soll ihre Einführung in KMU beschleunigen. Weitere Informationen: ACTPHAST 4.0-Projektwebsite
Schlüsselbegriffe
ACTPHAST 4.0, Photonik, photonische Integration, optischer Kamm, Laser, Internet, Bandbreite
