Materialforscher entwickeln flüssigkeitsgefüllte Kabel
Nasse Glasfasern transportieren Daten

Eine amerikanische Innovation könnte kostengünstig Informationen übertragen und verarbeiten: Die Flüssigkeitsfaser hat in ersten Versuchen gute Übertragungsergebnisse gebracht. Künftig sollen die neuen schnellen Fasern vor allem teure optoelektronische Filter ersetzen.

DÜSSELDORF. Physiker und Nachrichtentechniker der Bell-Laboratorien in New Jersey haben flüssigkeitsgefüllte Glasfaserkabel entwickelt, die in Licht codierte Informationen übertragen und verarbeiten können. Das Team um John Rogers versetzte dazu Glasfasern mit feinen Röhren, die wie ein Bündel winziger Strohhalme um den Faserkern angeordnet sind. Der Faserkern besteht aus einem speziellen Silikat-Germanium-Gemisch und leitet die Lichtstrahlen, indem sie an der Grenzfläche zwischen Kern- und Außenbereich in der Faser reflektiert werden.

"Werden die Röhren an einigen Stellen entlang der Glasfaser mit einer Flüssigkeit gefüllt, so ändert sich dort der Brechungsindex. Licht bestimmter Wellenlängen kann nicht mehr in den Außenbereich geleitet werden", sagt John Rogers. An diesen "nassen" Orten lecke ein Teil des Lichtes quasi aus der Faser heraus.

Mit einem Trick können die Forscher die Wellenlänge des herausgefilterten Lichtes analysieren. Dazu versehen sie die Flüssigkeitsfaser mit einem winzigen Heizgerät: Wird die Temperatur der Faser verändert, kann die Wellenlänge des gefilterten Lichtes ermittelt werden. Auf diese Weise nutzen die Forscher die Flüssigkeitsfaser als wellenselektiven Filter.

Übertragung von Daten wird billiger

Besonders in der Telekommunikation, wo Informationen rasch und kostengünstig übertragen werden müssen, sehen die Wissenschaftler einen Markt. Herkömmliche Glasfasern leiten Lichtwellen ähnlich der Reflexion an optischen Spiegeln durch kilometerlange Kabel. Dazu werden optoelektronische Sender benötigt, welche die komplexen Informationen zunächst in unterschiedliche Wellenlängen codieren: Mit Hilfe der Multiplex-Technik werden die codierten Informationen dann als Wellenlängen des Lichtes, quasi als Farben, durch die Glasfaser geschickt.

So rasen beispielsweise durch herkömmliche ISDN-Leitungen 128 000 Bits pro Sekunde. Und vergraben im Tiefseeboden verbinden zierliche Kabel - ihr Durchmesser beträgt knapp 2 Zentimeter - Kontinente. Das längste Glasfaserkabel der Welt wurde vor einem Jahr in Betrieb genommen. Es verbindet Australien, Neuseeland, Fidschi und die USA und kann jede Sekunde einen kompletten Spielfilm übertragen, der ohne nennenswerte Zeitverzögerung sein Ziel erreicht.

Gemeinsam durch herkömmliche Glasfasern geschickte Lichtwellen müssen jedoch am Zielort wieder entschlüsselt werden. Dazu wird das Licht bisher beim Empfänger mit teuren optoelektronischen Filtern in seine Wellenlängenbestandteile getrennt. Vergleichbare Filter werden auch in transkontinentalen Glasfasern in der Tiefsee benötigt, um die Signale, die durch die Kabel flitzen, zu verstärken. Die Wartung dieser Filter und Verstärker ist recht teuer. Deshalb könnten die preiswerten Flüssigkeitsfasern künftig eine interessante Alternative bieten, wenn es darum geht, Informationen zu verstärken und empfangen.

Alternative zu optischen Verstärkern

Auch schottische Wissenschaftler um Graham Turnbull von der St.-Andrews-Universität stellten kürzlich eine preiswerte Alternative vor: einen auf Polymeren basierenden optischen Verstärker, der in Polymerfasern eingesetzt werden könnte. "Polymerfasern sind seit kurzer Zeit erforscht und könnten künftig eine günstige Alternative zu herkömmlichen Glasfasern sein. Wo in der Telekommunikation relativ kurze Datenleitungen, etwa innerhalb von Firmen oder Instituten, gewünscht werden, sind sie interessant", sagt Volker Maier. Der Ingenieur für Nachrichtentechnik arbeitet für level3, einen der Global Player in der Telekommunikation.

"Weil die üblichen optoelektronischen Elemente, wie Sender und Empfänger, ausgereizt sind, gehen weitere Entwicklungen in die Verbesserung der Glasfaserkabel. Flüssigkeitsgefüllte Glasfasern könnten da künftig eine wichtige Rolle spielen", sagt Maier. Insgesamt gelte: Weniger Fasern bei mehr Übertragungskapazität seien der Schlüssel zum Erfolg.

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