Ein Forschungsteam der ETH Zürich nutzte Laserstrahlen, um optische Daten über die 53 km lange Distanz zwischen dem Berggipfel und der Stadt Bern zu übertragen.
Experiment zur Datenübertragung per Laserstrahl an der ETH Zürich. Foto: ETH Zürich
Forscher der ETH Zürich haben in Zusammenarbeit mit Thales Alenia Space und der französischen Nationalen Agentur für Luft- und Raumfahrt (ONERA) erfolgreich eine optische Datenübertragung über die Luft mithilfe von Lasertechnologie durchgeführt, berichtete Innovation Origins am 22. Juni. Das Experiment, das über eine Distanz von 53 km zwischen dem Jungfraujoch und Bern in der Schweiz durchgeführt wurde, war mit zahlreichen Herausforderungen wie Luftturbulenzen und thermischen Phänomenen konfrontiert.
Mithilfe eines MEMS-Chips (Microelectromechanical Systems) mit 97 verstellbaren Spiegeln korrigierte das Team den Fehler und erreichte eine Bandbreite von einem Terabit pro Sekunde (entspricht 1.000 Gigabit pro Sekunde). Das System kann mithilfe der Standardtechnologie auf bis zu 40 Terabit pro Sekunde skaliert werden und eröffnet so die Möglichkeit einer schnellen und kostengünstigen Internetverbindung über eine Konstellation erdnaher Satelliten.
Wenn sich ein Laserstrahl durch dichte Luft in Bodennähe bewegt, ist er zahlreichen Faktoren ausgesetzt, die die Bewegung der Lichtwellen und die Datenübertragung beeinflussen. Die grösste Herausforderung für die Forschenden waren die unregelmäßigen Turbulenzen der Luftpartikel über schneebedeckten Bergen, der Wasseroberfläche des Thunersees, überfüllten Megastädten und Aareflugzeugen, die zu Fehlern in den übermittelten Daten führten. Darüber hinaus stört das durch das thermische Phänomen verursachte Flackern der Luft die Gleichmäßigkeit der Lichtbewegung, die an einem heißen Sommertag mit bloßem Auge beobachtet werden kann.
Um dieses Hindernis zu überwinden, setzte der Projektpartner ONERA MEMS ein. Die Spiegel korrigieren die Phasenverschiebung des Laserstrahls basierend auf der Schnittfläche entlang des Gradienten mit einer Rate von 1.500 Mal pro Sekunde.
Durch die Überwindung der technischen Beschränkungen des Lasersystems gelang es dem Team der ETH Zürich, pro Zeiteinheit mehr Informationen zu übertragen als mit der bei Satelliten-Internetverbindungen verwendeten Funktechnologie. Neue Technologien haben das Potenzial, die globale Internet-Infrastruktur, insbesondere in abgelegenen Gebieten, erheblich zu beeinflussen. Da das experimentelle System problemlos auf 40 Kanäle und 40 Terabit pro Sekunde skaliert werden kann, ist es eine vielversprechende Alternative zu aktuellen Tiefseekabeln.
An Khang (nach Innovation Origins )
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