Glasfaserkabel transportieren Daten nahezu in Lichtgeschwindigkeit. Doch über große Distanzen gehen Informationen verloren. Forscher haben herausgefunden, wie man dieses Problem umgehen kann.
Von Berlin nach New York braucht eine Email wenige Augenblicke. Die Informationen rasen durch Glasfaserkabel unter dem Ozean hindurch und kommen ohne Verluste an. Um das zu gewährleisten, muss das Signal jedoch mehrfach erneuert werden. Das verringert die Datenrate. Ein neues Verfahren löst dieses Problem.
Der weltweite Datenverkehr könne so gesteigert werden, ohne dass neue Glasfaserkabel verlegt werden müssen, berichten Forscher der University of ?California in San Diego in den USA im ?Fachjournal " Science". Das von ihnen entwickelte Verfahren gleicht die Abschwächung des Datensignals auf langen Strecken ?aus, so dass mehr Daten übertragen werden können.?
In Glasfaserkabeln können sich optische Signale nahezu in Lichtgeschwindigkeit verbreiten. Mehrere ?Effekte verringern jedoch die Qualität der Signale – darunter die nicht lineare Verzerrung. Sie sorgt dafür, dass das Signal allmählich bis zur Unkenntlichkeit verwaschen wird. Das Signal muss deshalb ?regelmäßig regeneriert werden, um bei einem Hunderte Kilometer entfernten Empfänger in guter ?Qualität anzukommen – auf Kosten der Datenrate.
Mit Vorverzerrung den Verlust ausgleichen
Da die Verzerrung nicht zufällig ist, kann man sie über eine Formel genau berechnen. Die Formel ist lange bekannt, doch bisher sei die Anwendung solcher Berechnungen unbefriedigend gewesen, schreibt ?das Team um Eduardo Temprana.
Die Forscher erkannten nun, dass die Abstände zwischen den einzelnen ?Frequenzen eines Signals exakt bestimmt werden müssen und sich nicht verändern dürfen, damit die ?Berechnungen funktionieren. Das erreichten sie mit einem Frequenzkamm, einem Gerät, für das der ?deutsche Physiker Theodor Hänsch 2005 den Physik-Nobelpreis erhalten hat.?
Als Nächstes berechneten die Forscher, wie das Signal auf einer über ??1000 Kilometer langen Strecke normalerweise verzerrt werden würde. Nun wurde das Eingangssignal entsprechend verändert: ?Die Wissenschaftler schickten ein vorverzerrtes Signal in die Glasfaser, damit sie am Ende ein klares ?Signal erhielten. So konnten sie auf die Signalregeneration verzichten und Platz für eine höhere ?Datenrate schaffen. ?
Anwendung in vorhandenen Kabeln
Thomas Schneider von der Technischen Universität Braunschweig ist begeistert von dem ?Forschungsergebnis: "Es zeigt, dass die lange angenommenen Grenzen der Datenkapazität nicht ?endgültig sind." Die Wissenschaft habe schon einiges versucht, um die optischen Übertragungsraten zu ?verbessern, sich beispielsweise neue Glasfaserarten ausgedacht.
"Das Tolle an diesem Verfahren ?ist, dass es auf die vorhandenen Glasfasern angewendet werden kann", sagt Schneider. Als kritisch für ?die praktische Anwendung sieht er jedoch die Vorverzerrung des Signals an: Sie sei sehr aufwendig ?und auf sehr gute Elektronik angewiesen. Doch könne es auf diesem Gebiet in den kommenden ?Jahren deutliche Fortschritte geben.?
Johann Peter Reithmaier von der Universität Kassel sieht die Verbesserungen bei der ?Signalübertragung mit Glasfasern noch lange nicht ausgereizt: "Da können noch andere Freiheitsgrade ?unter die Lupe genommen werden, etwa Wellenlänge, Frequenzphase, Amplitude, Moden oder ?Winkelabhängigkeit."?
