Supersnel internet door optische versterking

Internetverkeer over optische lijnen wordt in de praktijk afgeremd door de noodzaak voor repeaters. Wetenschappers hebben een methode ontwikkeld om repeater-loos langere afstanden te halen.

De lichtsnelheid is het hoogst haalbare maar wordt over lange afstanden lang niet altijd gehaald. Hoe langer de afstand, hoe groter de kans op storing van de diverse frequenties in het lichtsignaal. Hierdoor zijn om de zoveel kilometer kostbare repeaters nodig die het licht opvangen en opnieuw verzenden voor het volgende stuk van het traject. Dit is niet alleen duur maar zorgt ook voor lichte vertraging in het dataverkeer.

Twaalfduizend kilometer

Nikola Alic van het Qualcomm Institute aan de universiteit van Californië in San Diego (r) doet samen met Eduardo Temprana onderzoek naar optische versterking.

In experimenten in het laboratorium hebben onderzoekers dataverkeer verstuurd en correct ontvangen over twaalfduizend kilometer aan optische kabels. Dit afstandsrecord is behaald met standaard amplifiers voor het optische signaal en zónder repeaters. De hiervoor gebruikte methode kan grote gevolgen hebben voor het internet als geheel en met name voor de onderzeese kabels waarlangs intercontinentaal internetverkeer loopt.

'Huidige fiber optische systemen zijn een beetje als drijfzand', stelt wetenschapper Nikola Alic van het Qualcomm Institute aan de universiteit van Californië in San Diego. 'Hoe harder je in drijfzand worstelt, hoe sneller je wegzakt. Met fiber optics is er een punt waarop het opvoeren van het signaal alleen maar meer verstoring geeft. Dat voorkomt een groter bereik. Onze aanpak neemt die beperking weg, waardoor signalen in optische fibers veel verder kunnen gaan zonder de noodzaak voor een repeater.'

Verstoring sturen en ontwarren

De onderzoekers hebben zich juist gestort op de kleine verstoringen die ontstaan door fluctuaties in de golflengte van de lasers die de optische datasignalen versturen. Normaliter zijn deze verstoringen moeilijk te voorspellen, maar de wetenschappers hebben een optische truc uitgedokterd om de storingen in een duidelijkere vorm te krijgen. Dankzij deze gerichte voorverstoring zijn de verstoringen beter te onderscheiden van het hoofdsignaal. Aan de andere kant van een lange afstandsverbinding is de storing dus relatief makkelijk ongedaan te maken.

De methode draagt de naam frequency combing en synchroniseert de variaties in de frequenties van de verschillende optische datastromen in een glasvezelkabel. Effectief kan een lichtsignaal hierdoor óf twee keer zoveel data vervoeren óf twee keer zo ver reizen zonder dat het versterkt hoeft te worden. De paper ‘Breaking the light barrier’ over deze doorbraak is eind juni gepubliceerd in in het wetenschappelijke vakblad Science.