Snoet lys mangedobler kapaciteten i optiske fibre

Hvis det ikke var, fordi datahastigheden i optiske fibre gennem det seneste kvarte århundrede var øget mere end 10.000 gange, ville internettet for længst være bukket under.

I år har forskere fra Boston University i USA i samarbejde med den danske producent OFS-Fitel i Brøndby i Science præsenteret en ny mulighed for at mangedoble kapaciteten af dataoverførsel, så vi også i de kommende år kan opleve stærkt øget kapacitet.

Da fiberen er produceret og videreudviklet i Danmark kvalificerer det forskningsresultatet til at kunne indgå på listen over årets største danske forskningsresultater.

Ideen er at udnytte muligheden for at sende flere forskellige signaler gennem fiberen på forskellige bølgetyper, der adskiller sig fra hinanden ved at have et forskelligt impulsmoment eller orbital angular momentum (OAM).

Det er en teknik, der tidligere er udnyttet i andre sammenhænge med lys og også i forbindelse med radiobølger. Men det er en mulighed, som man ikke hidtil har anset for praktisk anvendelig i optiske fibre, da uperfektheder i fibre vil blande signalerne sammen og derfor i kommunikationsterminologiens fagudtryk vil give anledning til krydstale.

Siddarth Ramachandran fra Boston University har lavet oplægget til en optisk fiber, som minimerer koblingen mellem signalerne.

Venstre- og højredrejet lys

Poul Kristensen fra OFS-Fitel har været med til at optimere det foreslåede design og har fremstillet fiberen i Brøndby. OFS-Fitels danske afdeling har udspring i NKT’s lyslederproduktion, som blev påbegyndt omkring 1980.

En fiber med en længde på 1,1 kilometer er efterfølgende blevet afprøvet i en forsøgsopstilling.

Fiberen er bl.a. blevet brugt til at overføre et signal på 1,6 terabit/s ved at benytte ti bølgelængder, to OAM-bølgetyper (henholdsvis en venstredrejet og højredrejet snoning af lyset) og et avanceret modulationsformat, der kendes som 16-QAM (kvadratur amplitude modulation).

Måden til at undgå krydstale på er et særligt design af brydningsindeksvariation i fiberens kerne. Poul Kristensens fiber har som normale optiske fibre et højt brydningsindeks i centrum. Det er omgivet af en ring med et lavere brydningsindeks og endnu en ring med en højere brydningsindeks. Uden om den sidste ring findes kappen med et konstant lavt brydningsindeks.

Anvendelse af OAM-bølgetyper til at overføre meget høje datahastigheder i fibre kræver altså en helt ny form for optiske fibre. Det er ikke muligt at anvende med de fibre, som allerede er i drift.

Poul Kristensen vurderer, at OAM-teknologien i første omgang kan være interessant i store datacentre, hvor der skal overføres meget høje datahastigheder over afstande, og hvor der allerede i dag er pladsproblemer med at installere flere kabler.