Lausanne (pte035/11.08.2020/13:30) – Während normale Lichtwellenleiter zur optischen Datenübertragung in Form von Glasfaserkabeln einen festen gläsernen Kern haben, setzen Forscher der Eidgenössischen Technischen Hochschule Lausanne (EPFL) http://epfl.ch/en auf Hohlfasern, die an stark verkleinerte Makkaroni erinnern. Damit gelingt es ihnen, Licht über viel weitere Entfernungen laufen zu lassen, ohne es zwischenzeitlich zu verstärken.

Weite Datenübertragung

Die Hohlfasern sind mit Luft gefüllt. „Das bedeutet eine geringere Dämpfung, sodass sich das Licht über eine größere Entfernung bewegen kann. Das ist ein echter Vorteil“, sagt EPFL-Professor Luc Thévenaz. „Die Idee hatte ich schon vor 15 Jahren, aber ich hatte nie Zeit und Ressourcen, um sie weiterzuverfolgen“, so Thévenaz. Die Luft im Inneren der Hohlfaser wirke wie ein Lichtverstärker.

In einem normalen Lichtwellenleiter flitzt das eingespeiste Licht zickzackförmig durch den festen Kern. Es wird an der Glashülle, die den Kern umgibt, immer wieder gespiegelt. Nach 15 Kilometern ist das Licht nur noch halb so hell. Nach 300 Kilometern ist es kaum noch auszumachen. Damit die Botschaften, die die Lichtblitze beinhalten, über tausende Kilometer erhalten bleiben, müssen sie in regelmäßigen Abständen verstärkt werden, genauso wie Erdgas, das durch eine Pipeline strömt.

Schallwellen verstärken Licht

Die Sache mit dem luftigen Kern hat allerdings einen Haken. Das Licht wird von der Luft weniger geschwächt als von Glas. Doch es lässt sich nicht so einfach verstärken. Die Forscher fanden dennoch einen Weg. Sie setzten die Luft im Inneren der Faser unter Druck. Dadurch bilden sich regelmäßig angeordnete Klumpen aus Luftmolekülen. Diese werden von den Lichtblitzen angeregt, sodass eine Schallwelle entsteht. „Das ähnelt einer optischen Pinzette“, sagt Fan Yang, der zum Team gehört. Diese photonischen Geräte können mit der winzigen Kraft, die Licht hat, extrem kleine Partikel festhalten und sogar bewegen. Im Fall der Lichtwellenleiter bewirkt die Schallwelle eine Verstärkung des Lichts um das 100.000-Fache.