Die Arbeitsgruppe "Optische Kommunikation" forscht im Bereich der Laser-Datenübertragungssysteme. Nach drei Jahren der Simulation und des Experimentierens wurde von Martin Pauer, Martin Pfennigbauer und Martin Strasser durch sorgfältigste Dimensionierung des Empfängers ein Meilenstein für die Weltraumkommunikation erreicht.

Bei Versuchen zur Optimierung von optischen Empfängern konnte im Experiment ein neuer Rekordwert erzielt werden: eine Empfindlichkeit von nur 52 Photonen pro Bit. Dieser Wert liegt nur unwesentlich über der natürlich gegebenen Untergrenze für die verwendete Art von Empfänger. Dieses sogenannte Quantenlimit liegt bei 38 Photonen pro Bit. Darunter ist keine ausreichend zuverlässige Identifikation von Datensignalen mehr möglich.

Die Empfindlichkeit wurde bei einer Bitfehlerwahrscheinlichkeit von 10e-9 gemessen, d.h. von einer Milliarde übertragenen Bits wurde nur eines falsch detektiert. Die dafür benötigte Lichtleistung ist 100.000.000 kleiner als die Leistung einer handelsüblichen Tischlampe! Die Datenrate lag bei 10 Milliarden Bit (vgl. = ca. 400.000 A4 Seiten!) pro Sekunde.

Perspektive Weltraumkommunikation

Im November 2001 wurde von der ESA (European Space Agency) erstmals eine optische Datenübertragung zwischen Satelliten des Systems SILEX erfolgreich durchgeführt. Vorteil: optische Kommunikation spart Gewicht und somit Energie, die Basis für den Erfolg von Weltraum-Missionen. Eine hohe Empfängerempfindlichkeit kann für größere Übertragungsreichweiten (einige tausend Kilometer) oder für höhere Datenraten ausgenützt werden.

Perspektive Glasfaser

Im Bereich der Glasfasernetze bringen empfindliche Empfänger eine Verbesserung der Übertragungsqualität. Da auch die Übertragungsreichweiten vergrößert werden können, führt eine hohe Empfindlichkeit auch zu wesentlichen Kostenersparnissen, da teure Zwischenverstärker eingespart werden können. Demgemäss ist das Interesse der Industrie an den Ergebnissen entsprechend groß.

Optische Datenübertragung hat eine lange Tradition. Die breite kommerzielle Nutzung dieser Technologie begann aber erst um 1970 mit der Erfindung des Lasers und der Entwicklung von dämpfungsarmen Glasfasern. Als Sendeelemente werden heute Halbleiterlaser verwendet, die im nahen Infrarot, also abseits des sichtbaren Bereiches, arbeiten. Der Vorteil bei Verwendung so hoher Trägerfrequenzen (ca. 200 Terahertz) besteht darin, daß wesentlich höhere Datenraten als mit herkömmlichen Mikrowellensystemen (Trägerfrequenz im Gigahertz Bereich) übertragen werden können. Mit Mikrowellen kann man dadurch Daten mit einer Rate von bis zu einigen wenigen 100 Mbit/s übertragen. Optische Systeme ermöglichen ein Vielfaches dieser Datenrate. Im Experiment hat man bereits 100 Gbit/s erreicht. Kommerzielle optische Datennetze verwenden eine Datenrate von bis zu 10 Gbit/s.