Rostocker Physiker entwickelten neue Methode der Datenübertragung

Solitonen verdoppeln Datentransfer

[datensicherheit.de, 19.11.2012] Daten für Telefonie, Fax und Internet werden heute weitgehend als Lichtpulse in Glasfasern übertragen; damit kann man ungleich mehr Daten transportieren als mit elektrischen Signalen auf herkömmlichen Kabeln. Doch auch dieses Verfahren stößt inzwischen an seine Grenzen. Die Verwendung stärkerer (hellerer) Pulse durch Physiker der Universität Rostock macht eine Verdopplung des Datentransfers möglich. Dafür sorgen Solitonen, das sind formstabile Pulse.
Die rasant wachsende Nachfrage nach Datenverkehr hat die Fasertechnik an ihre Grenzen geführt – jedenfalls solange Daten als Nullen und Einsen übertragen werden. Dabei steht innerhalb eines Zeittaktes ein Lichtpuls für eine Eins, sein Fehlen für eine Null. Es wird allgemein akzeptiert, dass raffiniertere Umsetzungen der Daten in Lichtpulse den einzig sinnvollen Ausweg aus dem sich abzeichnenden Engpass darstellen.
Die meisten Forscher setzen darauf, mehr Information unterzubringen, indem sie die Pulse verschieden hell machen und auch in ihrer Phase zu verschieben.

Foto: Mitschke

Teilansicht des Versuchsaufbaus zur Erzeugung von Solitonenmolekülen

Letzteres heißt, die Schwingung des Lichtfeldes zum Beispiel um eine viertel oder halbe Wellenlänge zu verschieben. Dabei müssen die Pulse aber insgesamt lichtschwach gehalten werden, denn die Faser selbst führt bei größerer Leistung zu Phasenverschiebungen. Damit zeichnet sich womöglich ein weiterer Engpass ab.
Die Verwendung starker, heller Pulse, bei denen die von der Faser hervorgerufene Phasenverschiebung gleich mit einkalkuliert ist, eröffnet jetzt ganz neue Möglichkeiten. Es ist seit langem bekannt, dass man auf diese Weise Pulse erhält, die besonders formstabil sind, sogenannte Solitonen.

„Wir konnten zeigen, dass man auch zwei und sogar drei Solitonen zu einem Verbundzustand koppeln kann, sogenannte Solitonenmoleküle. Durch diese Erkenntnis stehen jetzt im Prinzip vier Symbole bereit, um in Übertragungsversuchen getestet zu werden. Die Zahl Vier ist wichtig, da Informationsmengen immer in Bit angegeben werden: Vier Symbole ergeben 2 Bit – das bedeutet eine Verdopplung der Datenrate gegenüber dem herkömmlichen Verfahren“, erklärt Prof. Dr. Fedor Mitschke vom Institut für Physik der Universität Rostock.

Foto: Uni Rostock

Prof. Dr. Fedor Mitschke

Zunächst konnte auf diese Weise das physikalische Prinzip gezeigt werden, wie die Verdopplung des Datentransfers möglich ist. Technisch realistische Übertragungsversuche sind aufwendig und müssen in der Zukunft erfolgen.

Veröffentlicht sind die Ergebnisse am 16.11.2012 unter dem Titel Solitons Beyond Binary: Possibility of Fibre-Optic Transmission of Two Bits per Clock Period in Scientific Reports, einer wissenschaftlichen Zeitschrift der Nature Publishing Group, in der das führende Wissenschaftsmagazin Nature erscheint. Die Autoren sind: Philipp Rohrmann, Alexander Hause & Fedor Mitschke.