Hohlkernfasern sind optische Fasern, bei denen der herkömmliche Glaskern durch ein Gas oder Vakuum ersetzt wird. Diese Fasern mit ihrem
„hohlen“ Kern faszinieren Wissenschaftler und Ingenieure weltweit seit Jahrzehnten aufgrund ihrer einzigartigen Eigenschaften. Dazu gehören eine höhere Lichtgeschwindigkeit und damit eine geringere Datenlatenz als bei Glasfasern – ein wichtiges Merkmal für Rechenzentren, 5G-Mobilfunksysteme und potenziell sogar autonome Fahrzeuge. Bemerkenswerterweise bieten diese Fasern auch das Potenzial für geringere Verluste und eine höhere Datenübertragungskapazität als die derzeit verwendeten herkömmlichen Vollglasfasern.
Der diese Woche vorgestellte Durchbruch zeigt eine verschachtelte antiresonante Hohlkernfaser (NANF) mit einer Dämpfung von nur 0,65 dB/km über alle C- und L-Frequenzbänder. Dies wurde durch einen Datenübertragungstest bestätigt, der die längste jemals mit einer Hohlkernfaser übertragene Distanz von 340 km ermöglichte.
Die Tests wurden in Zusammenarbeit mit der Gruppe von Professor Pierluigi Poggiolini am Politecnico di Torino und mit dem Spin-off ORC Lumenisity durchgeführt, einem Unternehmen, das Kabellösungen zur Bewältigung der Bandbreitenkrise in Hochleistungskommunikationssystemen entwickelt.
Die Forschung ist Teil des vom ERC geförderten Projekts LightPipe, das die Entwicklung neuer, leistungsstarker Hohlkern-Lichtwellenleiter zum Ziel hat. Forschungsgruppenleiter und Projektleiter Professor Francesco Poletti kommentierte: „Die gesamte Gruppe freut sich riesig über diese großartigen Ergebnisse, die den Höhepunkt jahrelanger harter und engagierter Arbeit darstellen. Indem wir gezeigt haben, dass Dämpfungswerte unter 1 dB/km in einer Hohlkernfaser möglich sind, haben wir eine bedeutende psychologische Hürde überwunden, die viele für unüberwindbar hielten. Darüber hinaus haben wir bewiesen, dass keine prinzipiellen Einschränkungen einer langfristigen Datenübertragung in diesen Fasern entgegenstehen. Nach den ersten Feierlichkeiten haben wir uns bereits das neue Ziel gesetzt, die Dämpfung von Massivfasern zu erreichen – ein Vorhaben, das kurz- und mittelfristig auf unserer Agenda steht.“.
Dies ist das zweite Jahr in Folge, in dem ORC Rekordreduzierungen bei den Hohlkernfaserverlusten bekannt gegeben hat.
Diese Entdeckungen werden nicht nur die Art und Weise, wie Menschen und immer wichtiger werdende Maschinen Daten austauschen, grundlegend verändern, indem sie die Bandbreite, Geschwindigkeit und Reaktionsfähigkeit zukünftiger optischer und drahtloser Kommunikationsnetze erheblich steigern, sondern auch eine breite Palette von Anwendungen jenseits der Kommunikation revolutionieren.
Viele dieser Anwendungen werden im Rahmen des vom EPSRC geförderten Projekts „Airguide Photonics“ in Großbritannien erforscht. Professor David Richardson, stellvertretender Direktor des ORC und Projektleiter von Airguide, erklärt: „Diese enormen Fortschritte werden tiefgreifende Auswirkungen auf zahlreiche Anwendungsbereiche haben, die derzeit herkömmliche optische Vollglasfasern nutzen, deren Leistungsfähigkeit durch die optischen Eigenschaften von Quarzglas begrenzt ist. Hohlkernfasern ermöglichen beispielsweise neue und bessere Verfahren zum Herstellen, Brechen und Reparieren von Objekten mithilfe von intensivem Laserlicht, das durch die verbesserte optische Belastbarkeit der Fasern auf das Werkstück gerichtet wird. Sie bieten neue Möglichkeiten zur Erfassung und Überwachung der Umwelt durch die Nutzung der starken Wechselwirkung von Licht mit den im Hohlkern eingeschlossenen Gasen. Und sie ermöglichen eine verbesserte Bildgebung und Behandlung von erkranktem Gewebe durch die Abgabe intensiver Laserstrahlen in den Körper.“.
