Datenübertragung mit Licht

Physiker haben eine Methode entwickelt, um Licht so zu kontrollieren und zu steuern, dass es breitbandig und schnell in einen Lichtspeicher – ein sogenannter Mikroresonator – eingespeist und entnommen werden kann. Mit dem neuen Verfahren könnte die Weiterleitung digitaler Informationen durch kontrolliert gelenkte Lichtwellen ersetzt werden – die Übertragung wäre schneller und effizienter.

Im Gegensatz zu den relativ langsamen und sich mit Reibungsverlust bewegenden Elektronen wäre Licht bei der Datenübertagung wesentlich schneller. „Extrem kompakte optische Schaltkreise, in denen Licht statt Elektronen zur Datenübertragung verwendet wird, könnten künftig die Kommunikation und Datenverarbeitung revolutionieren“, sagt Prof. Jan Wiersig von der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg. Er hat gemeinsam mit Kollegen aus China und den USA die neue Methode erforscht. „Aber die Kontrolle von Licht stellt eine große Herausforderung dar. Das Hauptproblem dabei ist, dass das Licht in den verschiedenen Bestandteilen des Schaltkreises, z. B. 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.“

Optisches Chaos erzeugt

Die Wissenschaftler wollten die unterschiedlichen Geschwindigkeiten des Lichts in dem Wellenleiter und in einem angrenzenden ringförmigen Lichtspeicher aneinander angleichen. Das sollte eine schnelle Übergabe von Lichtpaketen in den Speicher ermöglichen. Dazu benutzen die Physiker erstmals ein besonderes Verfahren: Sie verformten die ringförmige Struktur des Lichtspeichers leicht und erzeugten damit ein sogenanntes optisches Chaos –  schnelle Schwankungen der Geschwindigkeit des Lichts im Lichtspeicher.

Diese rasanten Schwankungen haben zur Folge, dass die unterschiedlichen Geschwindigkeiten im Wellenleiter und Lichtspeicher für einen sehr kurzen Moment gleich und synchronisiert sind. Diese extrem kurze Zeitspanne reicht aus, um Licht sehr schnell aus dem Wellenleiter in den Lichtspeicher einzuspeisen oder auch wieder zu entnehmen.

Mit diesem Verfahren könnten künftig Licht statt Elektronen genutzt werden, um sehr große Datenmengen breitbandig in optischen Schaltkreisen zu verarbeiten.