Im Fokus des Forschungsprojekts GigaFluo steht die Gigabit-Datenübertragung mit fluoreszierenden Fasern.
In vielen Anwendungen ist es notwendig, Daten zwischen einem rotierenden Systemteil und einem feststehenden Systemteil zu übertragen. Beispiele dafür sind Computertomographen, Gepäckscanner an Flughäfen, Fertigungsanlagen, Industrieroboter, Windkraftwerke und Radarantennen. Diese Aufgabe wird von sogenannten Drehübertragern erledigt. Zunehmend werden für Anwendungen mit sehr hohen Datenübertragungsraten, im Bereich von mehreren Gigabit/s, „faseroptische Drehübertrager“ eingesetzt. Diese ermöglichen es, die herausragenden Vorteile der faseroptischen Übertragungstechnik, nämlich hohe Datenraten und extreme Störsicherheit, auch über die rotierende Schnittstelle hinweg zu gewährleisten. Die Menge der Daten steigt jedoch enorm, und derzeitige Lösungen sind in absehbarer Zeit den Anforderungen nicht mehr gewachsen oder nicht zu akzeptablen Kosten herstellbar.
rechts: Verschiebung des Spektrums durch Re-Absorption, abhängig von der Faserlänge (Quelle: Georg-Simon-Ohm-Hochschule für angewandte Wissenschaften Nürnberg, Institut POF-AC)
Fasern, die mit fluoreszierenden Farbstoffen dotiert sind, erlauben die seitliche Einkopplung der zu übertragenden Information. Die bisher geltende Limitierung auf etwa 600 Mbit/s pro Kanal sollte innerhalb des Projekts deutlich gesteigert werden. Dazu wurden in verschiedenen Teilprojekten folgende Ergebnisse erzielt:
– Neue, schnellere und stabilere Farbstoffe mit einer „Nachleuchtdauer“ von 0.4 ns, damit ca. 10x schneller als die bisher eingesetzten
– Verbesserung der Übertragungsstrecke durch spezielle Kombination von Dotierungsdichte und Beschaffenheit der Faserhalterung in reflektierenden Gräben und Direktmodulation mit passiver Entzerrung
– Passiv-optische Zusammenfassung der Teilstrecken-Segmente durch reflektiven 4-fach Koppler
– Bau eines industrie-nahen 1 Gbit/s Funktionsmusters mit großem freien Innendurchmesser
Die ursprünglich angedachte Bandbreitenerhöhung durch Anwendung höherer Codierungs- und Fehlerkorrekturverfahren in Anlehnung an VDSL-Techniken erwies sich bei den erreichten Signal-Rauschverhältnissen als nicht konkurrenzfähig. Dies wurde in umfassenden simulatorischen Untersuchungen ermittelt. Das kann sich jedoch noch ändern, wenn die Dämpfungsparameter der dotierten Faser im Zuge einer Überführung in eine Produktentwicklung zumindest annähernd den Stand erreichen, den undotierte Fasern schon haben.
