Optische Technologie: Schneller Bote

Router sind elektronische Paketdienste. Sie bündeln Daten, machen sie versandfertig und bringen sie auf den Weg.

Im EU-Projekt TRIUMPH entwickeln Forscher am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) und ihre Partner eine neue Generation dieser Geräte: „Unser Router bewältigt das Datenaufkommen von ganzen Städten“, sagt Professor Jürg Leuthold vom Institut für Photonik und Quantenelektronik.

Der Kniff der Wissenschaftler: Ihr Router steuert die optischen Datensignale mit Hilfe von Lichtpulsen. Mitte August nahmen die Wissenschaftler im Labor des Instituts einen der ersten und schnellsten voll-optischen Router der Welt in Betrieb. Seine Steuerung erfolgt nicht wie üblich über elektrische Kontrollsignale, sondern mit Licht – „schneller als Elektronik es je könnte“, so Leuthold.

Beim Start war der Router mit sämtlichen neuen Komponenten bestückt, die acht Forschergruppen in Europa in den vergangenen zweieinhalb Jahren gebaut hatten: Laser, Modulatoren, Chips und neue, speziell für den Router entwickelte Einzelteile. Verbunden sind sie über etwa zehn Kilometer Faserkabel.

Die Forscher liegen gut in der Zeit: Im Februar 2009, wenn die Förderung ausläuft, ist eine abschließende Demonstration geplant. Insgesamt standen den Wissenschaftlern fünf Millionen Euro zur Verfügung, drei davon entstammten EU-Mitteln, den Rest steuerten Industrie- und andere Partner der beteiligten Forschungseinrichtungen bei. Die Vorführung in Karlsruhe hat der Forschergruppe bereits die Anerkennung der Fachwelt eingebracht: Eine internationale Jury gab die Arbeit im September für die „postdeadline session“ an der Europäischen Konferenz für Optische Kommunikation frei. Die Session ist den wichtigsten Arbeiten auf diesem Gebiet vorbehalten.

Mit seinem Team an der Universität Karlsruhe leitet Jürg Leuthold das Projekt. Für ihn belegen die Ergebnisse, dass die Optik in Bereiche vordringe, „die selbst die Hochgeschwindigkeitselektronik nicht erreicht.“ Der neue Router, so Leuthold, „steuert und synchronisiert sich nur aufgrund der optischen Daten und verbindet 40 Gigabit- und 130 Gigabit-Netze“. Wie flink die optischen Schalter sind, erläutert Leuthold an einem Beispiel: Der im Projekt entwickelte Router könnte den Datenverkehr per Internet und Telefon auf der globalen Datenautobahn aufnehmen und die Daten, die mit 130 Gigabit pro Sekunde unterwegs sind, etwa an die Städte Frankfurt, Karlsruhe und Stuttgart aufteilen.

„Jede Stadt erhielte das für sie bestimmte Paket von 43 Gigabit pro Sekunde“, so Leuthold. Umgekehrt könnte der Router die Daten der drei Städte auf ein einziges Hochgeschwindigkeitssignal von 130 Gigabit pro Sekunde bündeln. Dazu synchronisiert er die Daten der drei Städte zuerst auf die gleiche Geschwindigkeit und die gleiche optische Signalwellenlänge.

Im Karlsruher Institut für Technologie (KIT) schließen sich das Forschungszentrum Karlsruhe in der Helmholtz-Gemeinschaft und die Universität Karlsruhe zusammen. Damit wird eine Einrichtung international herausragender Forschung und Lehre in den Natur- und Ingenieurwissenschaften aufgebaut. Im KIT arbeiten insgesamt 8000 Beschäftigte mit einem jährlichen Budget von 700 Millionen Euro. Das KIT baut auf das Wissensdreieck Forschung – Lehre – Innovation.

Die Karlsruher Einrichtung ist ein führendes europäisches Energieforschungszentrum und spielt in den Nanowissenschaften eine weltweit sichtbare Rolle. KIT setzt neue Maßstäbe in der Lehre und Nachwuchsförderung und zieht Spitzenwissenschaftler aus aller Welt an. Zudem ist das KIT ein führender Innovationspartner für die Wirtschaft.

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