Millimeterwellen für die letzte Meile

Lichtwellen eigenen sich wegen ihrer hohen Schwingungsfrequenz hervorragend zur schnellen Übertragung von Daten. Durch Glasfasern geschickt, können sie problemlos hunderte Milliarden Bits (Gigabits) pro Sekunde transportieren. Die «letzte Meile» von einer zentralen Glasfaser zum heimischen Internetanschluss ist dabei die aufwendigste und kostspieligste. Alternativen wie zum Beispiel 4/5G-Mobiltelefonie sind günstiger, können allerdings nicht allen Anwendern gleichzeitig die extrem hohen Übertragungsraten bieten, die heute von datenintensiven Anwendungen wie etwa Streaming-TV benötigt werden.

Jürg Leuthold, Professor am Institut für Elektromagnetische Felder der ETH Zürich, und seine Mitarbeiter haben nun mit Unterstützung von Kollegen der University of Washington in Seattle einen neuartigen Lichtmodulator entwickelt, mit dem die letzte Meile zukünftig kostengünstig und energiesparend mit hochfrequenten Mikrowellen – so genannten Millimeterwellen – und dadurch mit hohen Übertragungsraten zurückgelegt werden kann.

Um Daten, die in Millimeterwellen kodiert sind, in Lichtpulse zur Übertragung in einer Glasfaser umzuwandeln, benötigt man normalerweise sehr schnelle – und deshalb teure – elektronische Bauteile. Die Millimeterwellen müssen zuerst von einer Antenne empfangen, dann verstärkt und schliesslich in einen Lichtmodulator gespeist werden, der die in den Millimeterwellen enthaltenen Daten wieder in Lichtpulse übersetzt.

Leuthold und seinen Kollegen ist es nun gelungen, einen Lichtmodulator zu bauen, der gänzlich ohne Elektronik und Batterien auskommt. «Dadurch ist unser Modulator vollkommen unabhängig von externer Stromversorgung und zudem extrem klein, so dass man ihn im Prinzip an jedem Laternenpfahl anbringen kann. Von dort aus kann er dann über Millimeterwellensignale Daten aus einzelnen Häusern empfangen und direkt in die zentrale Glasfaser speisen», erklärt Yannick Salamin, der als Doktorand den neuen Modulator massgeblich mitentwickelt hat.