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Kapazitätsgrenzen der Glasfaser

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Glasfasern können riesige Mengen an Informationen als Lichtsignale transportieren – trotzdem hat auch ihre Kapazität Grenzen. US-Forscher von den Bell Laboratories der Lucent Technologies in Murray Hill konnten jetzt, wie sie in der aktuellen Ausgabe der Zeitschrift Nature schreiben, die nichtlinearen Effekte berechnen, aus denen sich ultimative theoretische Grenzwerte ergeben.

Ein Glasfaser-Lichtwellenleiter besteht aus einem zylindrischen Kern, einem ihn umgebenden Mantel und der Beschichtung. Das Lichtsignal breitet sich im Glaskern aus, weil Kern und Glasmantel unterschiedliche Brechungsindizes haben, wodurch der mit der Information modulierte Lichtstrahl im Glaskern gehalten wird, weil er vom Mantel zurückreflektiert wird.

Partha Mitra und Jason Stark gehen davon aus, dass die Informationskapazität von optischen Fasern in DWDM-Systemen (Dense Wavelength Division Multiplexing) grundlegend von einem nichtlinearen Effekt namens Kreuzphasenmodulation (cross-phase modulation) begrenzt wird. Die Kreuzphasenmodulation wirkt im Zusammenspiel mit der Dispersion in der Faser auf den Impuls zurück. Durch bestimmte Tricks wie Modulationen oder hohle Glasfasern mit einem Luftkern können die nichtlinearen Effekte eliminiert werden. An diesen Verfahren muss weiter gearbeitet werden, um nicht an die theoretischen Grenzen zu stoßen, die Mitra und Stark definiert haben.

Mehr in Telepolis: Die Grenzen der Glasfaser. (fr)