Multikernfasern und -verstärker mit höchster Kapazität
Innovative datengetriebene Anwendungen wie beispielsweise Industrie 4.0 oder hochaufgelöstes Videostreaming führen zu beträchtlichen Zuwachsraten des (Internet-)Datenverkehrs. Auch zusätzliche Datenströme, die aus der aufkommenden 5G-Mobilfunktechnologie resultieren, müssen über die nachgelagerte Glasfaserinfrastruktur geführt werden. Mit fortschreitender Digitalisierung von Gesellschaft und Wirtschaft stößt die jetzige Netzinfrastruktur jedoch bald an ihre Kapazitätsgrenzen. Zudem ist der Datenverkehr derzeitig mit einem hohen Energieverbrauch verbunden. Umso mehr besteht hier ein hoher Handlungsbedarf, eine skalierbare Netzinfrastruktur und dazugehörige Komponenten mit einer hohen Kosten- und Energieeffizienz zu entwickeln. Vorhandene Glasfasernetze nutzen faser-optische Systeme, in denen über verschiedene Wellenlängen mehrere parallele Kommunikations-kanäle realisiert werden können. Dadurch können in einer Glasfaser mehrere Signale gleichzeitig übertragen und anhand der Wellenlänge, die der Lichtfarbe entspricht, zugeordnet werden. Um künftigen Anforderungen an die Glasfaserübertragung gerecht zu werden, ist ein Paradigmenwechsel erforderlich: Eine weitere Parallelisierungsdimension in der optischen Datenübertragung kann dazu dienen, die Kapazität optischer Netze deutlich zu erhöhen. Neue Glasfasertypen ermöglichen die simultane Ausbreitung von Signalen derselben Wellenlänge in mehreren räumlichen Übertragungspfaden. Diese Eigenschaft erweitert das bekannte Wellenlängenmultiplex- um Raummultiplexverfahren, mit dem in faseroptischen Übertragungssystemen ein erheblicher Kapazitätssprung erzielt werden kann.
Im Projekt „Multikernfasern und -verstärker mit höchster Kapazität (Multi-Cap)“ wird die räumliche Parallelisierung von Informationskanälen erforscht. Ziel ist es, Herstellungstechnologien und Verstärkerkonfigurationen für Multikernfasern zu entwickeln, die einen kostengünstigen und effizienten Einsatz erlauben. Dabei muss die Herstellung zu einer hohen Präzision der Kerne innerhalb einer Faser führen. Dadurch wird ein Einsatz in der Telekommunikation möglich. Gleichzeitig wird an einem optimalen Verstärkerkonzept sowie der Gesamtsystemarchitektur für Multikernfasern geforscht. Alle Forschungsarbeiten werden von aufwendigen Simulationen begleitet. Die entwickelten Lösungen werden in einem Demonstrator implementiert und evaluiert.
Der Netzausbau sowie die zunehmende Digitalisierung der Gesellschaft verlangen nach einer leistungsfähigen, kosten- und energieeffizienten Übertragungstechnologie. Darüber hinaus müssen neue Lösungen den flexiblen und hohen Anforderungen in Kommunikationsnetzwerken standhalten. Multikernfasersysteme sind vielversprechende Kandidaten, um diese Herausforderung zu bewältigen. Die im Projekt Multi-Cap zu erforschenden neuartigen Herstellungstechnologien für verbesserte und hochpräzise Multikernfasern sind dabei wesentlich, um diese neue Übertragungstechnologie in die Praxis zu überführen.