Datenübertragung für Flugzeuge 28.07.2014, 08:23 Uhr

US-Forscher machen Luft zum Lichtwellenleiter

Flugzeuge könnten Daten zukünftig schneller zu Bodenstationen schicken: US-Forscher ist es gelungen, mit Billiardstel Sekunden kurzen Laserimpulsen einen winzigen Luftkanal in eine Art Kabel für die optische Datenübertragung zu verwandeln. 

Ein Tornado der Bundeswehr: Dass Datenübertragung per Laserblitz grundsätzlich funktioniert, haben Forscher des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt bereits bewiesen. 

Ein Tornado der Bundeswehr: Dass Datenübertragung per Laserblitz grundsätzlich funktioniert, haben Forscher des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt bereits bewiesen. 

Foto: dpa

Große Datenmengen lassen sich am schnellsten mit Lichtwellenleitern transportieren. Seele und Hülle der auch Glasfaser genannten Kabel bestehen aus Glas mit unterschiedlichen Brechungsindizes. Deshalb werden die codierten Laserimpulse von der Hülle immer wieder reflektiert. Sie erreichen ihr Ziel auf einem Zickzack-Kurs. Howard Milchberg von der University of Maryland und seine Kollegen haben es jetzt geschafft, Luft so zu manipulieren, dass sie Signale überträgt, als flitzten sie durch einen Lichtwellenleiter. Normalerweise kommen sie nicht allzu weit, weil das Licht durch Partikel in der Luft gestreut wird.

Top Stellenangebote

Zur Jobbörse
infraSignal GmbH-Firmenlogo
Projektleiter Steuerkabel (m/w/d) infraSignal GmbH
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Projektingenieur im Brückenbau für Neubau-, Ausbau- und Erhaltungsmaßnahmen (w/m/d) Die Autobahn GmbH des Bundes
Regensburg Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Abteilungsleiter (w/m/d) Konstruktiver Ingenieurbau, Lärmschutzbauwerke Die Autobahn GmbH des Bundes
Nürnberg Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Bauingenieur (w/m/d) für die Projektleitung von Brücken und Ingenieurbauwerke Die Autobahn GmbH des Bundes
Nürnberg Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Bauingenieur als Projektleiter (w/m/d) Planung Die Autobahn GmbH des Bundes
PFINDER KG-Firmenlogo
Produktentwickler (m/w/d) Zerstörungsfreie Werkstoffprüfung PFINDER KG
Böblingen Zum Job 
Hitzler Ingenieur e.K.-Firmenlogo
Projektleiter im Bau-Projektmanagement (m/w/d) Hitzler Ingenieur e.K.
Düsseldorf Zum Job 
Hamamatsu Photonics Deutschland GmbH-Firmenlogo
Master / Diplom in Physik oder Elektrotechnik als Vertriebsingenieur/in für Bereich Analytical (m/w/d) Hamamatsu Photonics Deutschland GmbH
Herrsching am Ammersee Zum Job 
WTM ENGINEERS GMBH-Firmenlogo
BIM-Modeler (m/w/d) für den Bereich Ingenieurwasserbau WTM ENGINEERS GMBH
Hamburg, Kiel, Rostock Zum Job 
Berliner Wasserbetriebe-Firmenlogo
Bauingenieur:in Maßnahmenentwicklung Netze (w/m/d) Berliner Wasserbetriebe
Ministerium für Wirtschaft, Verkehr, Arbeit, Technologie und Tourismus-Firmenlogo
Referentin/Referent (m/w/d) im Referat "Straßenbau" Ministerium für Wirtschaft, Verkehr, Arbeit, Technologie und Tourismus
Hamburger Hochbahn AG-Firmenlogo
Techniker / Ingenieur Elektrotechnik Wartung / Instandhaltung (w/m/d) Hamburger Hochbahn AG
Hamburg Zum Job 
Städtisches Klinikum Dresden-Firmenlogo
Ingenieur (m/w/d) Technische Gebäudeausrüstung (TGA) Städtisches Klinikum Dresden
Dresden Zum Job 
Mercer Stendal GmbH-Firmenlogo
Betriebsingenieur Mechanik (m/w/d) Mercer Stendal GmbH
Arneburg Zum Job 
Rohde & Schwarz Österreich GesmbH-Firmenlogo
Softwareentwickler (m/w/d) Embedded Systems Rohde & Schwarz Österreich GesmbH
Singapur, Stuttgart, Berlin, München Zum Job 
Carl Zeiss Meditec AG-Firmenlogo
Applikationsingenieur (m/w/x) Carl Zeiss Meditec AG
Carl ZEISS MultiSEM-Firmenlogo
Entwicklungsingenieur Elektronik (m/w/x) Carl ZEISS MultiSEM
Oberkochen Zum Job 
Carl Zeiss Meditec AG-Firmenlogo
Process Engineer (m/w/x) Carl Zeiss Meditec AG
Bundesamt für Bauwesen und Raumordnung (BBR)-Firmenlogo
Ingenieurinnen und Ingenieure (w/m/d) in den Fachrichtungen Elektro- bzw. Nachrichtentechnik Bundesamt für Bauwesen und Raumordnung (BBR)
Bundesamt für Bauwesen und Raumordnung (BBR)-Firmenlogo
Ingenieurinnen und Ingenieure (w/m/d) in den Fachrichtungen Versorgungstechnik und Gebäudeautomation Bundesamt für Bauwesen und Raumordnung (BBR)

Laserimpulse sind nur 100 Billiardstel Sekunden lang

In der von den US-Forschern präparierten Luft gibt es dagegen kaum Streuverluste. Mit einem Titan-Saphir-Laser schießen sie Laserpulse, die gerade mal 50 bis 100 Femtosekunden lang sind, durch die Luft – eine Femtosekunde ist eine Billiardstel Sekunde. Mit Spiegeln geben sie den Pulsen eine spezielle Geometrie. Sie experimentierten mal mit acht konzentrisch, mal mit vier quadratisch angeordneten Strahlen. Der Durchmesser der Strahlenbündel beträgt rund einen Millimeter. Sie schießen die Strahlen auf Papier. Dort brennen sie sich ein, sodass die Forscher prüfen konnten, ob die Laserpulse die gewünschte Geometrie über die Messstrecke von einem Meter beibehalten hatten.

Übertragungsstrecke soll auf 100 Meter wachsen

Die Strahlenbündel verändern die Luft, wenn sie hindurchschießen. Es bildet sich eine Seele, die von Luft mit einem anderen Brechungsindex umhüllt ist. Lasersignale flitzen durch diese luftige Anordnung genau so wie durch einen gläsernen Lichtwellenleiter. Bisher hat das auf eine Entfernung von gerade mal einem Meter geklappt. Als nächstes versuchen es die Wissenschaftler mit Entfernungen von 50 bis 100 Metern.

Codierte Laserimpulse werden von der Hülle der Glasfasern immer wieder reflektiert. Sie erreichen ihr Ziel auf einem Zickzack-Kurs. 

Codierte Laserimpulse werden von der Hülle der Glasfasern immer wieder reflektiert. Sie erreichen ihr Ziel auf einem Zickzack-Kurs. 

Quelle: obs/Vodafone D2 GmbH

Bisher konnten die Forscher lediglich zeigen, dass das Verfahren prinzipiell funktioniert. Wenn es einmal einsatzbereit ist, lassen sich beispielsweise die Ergebnisse der Atmosphärenmessungen verbessern. Lidar heißt die Methode, bei der ein Laserstrahl in die Luft geschossen wird. Er wird gestreut und teilweise reflektiert, etwa von Staubteilchen, Schadstoffmolekülen und Regentropfen. Die reflektierten Signale geben Auskunft darüber, was sich in der Luft befindet.

Technik soll Datenübertragung der Flugzeuge verbessern

Auch die Datenübertragung aus schnellen Flugzeugen zur Bodenstation lässt sich mit dieser Technik verbessern. Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt und die Bundeswehr haben bereits gezeigt, dass sie funktioniert. Während des Flugs schickte ein Tornado, ein Kampfflugzeug der Bundeswehr, große Datenmengen zur Erde. Außerdem könnte diese Übertragungstechnik bei hohen Umgebungstemperaturen, etwa bei der Stahlerzeugung, eingesetzt werden.

Ein Beitrag von:

  • Wolfgang Kempkens

    Wolfgang Kempkens studierte an der RWTH Aachen Elektrotechnik und schloss mit dem Diplom ab. Er arbeitete bei einer Tageszeitung und einem Magazin, ehe er sich als freier Journalist etablierte. Er beschäftigt sich vor allem mit Umwelt-, Energie- und Technikthemen.

Themen im Artikel

Zu unseren Newslettern anmelden

Das Wichtigste immer im Blick: Mit unseren beiden Newslettern verpassen Sie keine News mehr aus der schönen neuen Technikwelt und erhalten Karrieretipps rund um Jobsuche & Bewerbung. Sie begeistert ein Thema mehr als das andere? Dann wählen Sie einfach Ihren kostenfreien Favoriten.