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Datenübertragung

Kontrolle durch Chaos

| Redakteur: Rebecca Vogt

Mittels Chaos können die Lichtpakete effizient übergeben werden.
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Mittels Chaos können die Lichtpakete effizient übergeben werden. (Bild: Zeichnung von Yin Feng und Xuejun Huang)

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Otto-von-Guericke Universität Magdeburg - Fakultät für Verfahrens- und Systemtechnik

An der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg haben Forscher – in Zusammenarbeit mit Kollegen aus China und den USA – ein Verfahren entwickelt, mit dem sich Licht für die Datenübertragung gezielt steuern lässt. Künftig könnte es die elektronengestützte Übertragung ersetzen.

Die neuartige Methode der Physiker erlaubt es, Licht so kontrolliert zu steuern, dass es breitbandig und schnell in einen Lichtspeicher – einen Mikroresonator – eingespeist und wieder entnommen werden kann. Das Verfahren könnte künftig die Weiterleitung digitaler Informationen durch kontrolliert gelenkte Lichtwellen ermöglichen. Bisher basiert diese auf der Mobilität von Elektronen. Im Gegensatz zu den sich relativ langsam und mit Reibungsverlust bewegenden Elektronen wäre Licht wesentlich schneller unterwegs.

„Extrem kompakte optische Schaltkreise, in denen Licht statt Elektronen zur Datenübertragung verwendet wird, könnten künftig die Kommunikation und Datenverarbeitung revolutionieren. Aber die Kontrolle von Licht stellt eine große Herausforderung dar“, erklärt Prof. Jan Wiersig vom Institut für Theoretische Physik an der Uni Magdeburg.

„Das Hauptproblem dabei ist, dass das Licht in den verschiedenen Bestandteilen des Schaltkreises, zum Beispiel im Lichtspeicher oder auch im Wellenleiter, was dem Draht in einem elektrischen Schaltkreis entspricht, unterschiedliche Geschwindigkeiten hat. Das bedeutet, dass es nicht effizient und kontrolliert von einem Bestandteil des Schaltkreises zum nächsten wechseln kann.“

Kurze synchrone Phase durch optisches Chaos

Um die unterschiedlichen Geschwindigkeiten des Lichts in dem Wellenleiter und in einem angrenzenden ringförmigen Lichtspeicher aneinander anzugleichen und somit eine schnelle Übergabe von Lichtpaketen in den Speicher zu ermöglichen, benutzten die Wissenschaftler erstmals ein besonderes Verfahren: Sie verformten die ringförmige Struktur des Lichtspeichers leicht und erzeugten damit ein sogenanntes optisches Chaos.

Dieses äußert sich darin, dass es zu schnellen Schwankungen der Geschwindigkeit des Lichts im Lichtspeicher kommt. Die schnellen Schwankungen haben zur Folge, dass die unterschiedlichen Geschwindigkeiten in Wellenleiter und Lichtspeicher für einen sehr kurzen Moment gleich und synchronisiert sind.

Es handelt sich um eine extrem kurze Zeitspanne, die jedoch ausreicht, um Licht sehr schnell aus dem Wellenleiter in den Lichtspeicher einzuspeisen oder auch wieder zu entnehmen. Mit diesem Verfahren – so die Ansicht der Wissenschaftler – könnte künftig Licht statt Elektronen genutzt werden, um sehr große Datenmengen breitbandig in optischen Schaltkreisen zu verarbeiten.

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