Terahertz-Wellen erlauben Datenraten von bis zu 50 GBit/s

| Redakteur: Hendrik Härter

Eine grundlegende Anforderung für photonische THz-Schaltungen ist ein Multiplexing- und Demultiplexing-System (Mux/Demux) für die Signale.
Eine grundlegende Anforderung für photonische THz-Schaltungen ist ein Multiplexing- und Demultiplexing-System (Mux/Demux) für die Signale. (Bild: Tektronix)

Die drahtlose Datenübertragung bei Mikrowellensignalen kommt an ihre Grenzen. Wissenschaftler schwenken auf die THz-Wellen um. Unterstützt werden die Forscher von Oszilloskopen mit 70 GHz.

Wissenschaftler haben mit Hilfe von Messtechnik Echtzeit-Videosignale mit Datenraten von 50 GBit/s übertragen. Das ist um mehr als Faktor 100 schneller als über Mobilfunknetze. Denn angesichts der Forderung nach immer höheren Geschwindigkeiten von Kapazitäten kommt die drahtlose Datenübertragung bei Mikrowellensignalen inzwischen an ihre Grenzen.

Aus diesem Grund will man auf höherfrequente THz-Wellen ausweichen, mit denen höhere Kapazitäten bei den Datenraten möglich sind. Eines der führenden Teams ist eine internationale Zusammenarbeit zwischen der Brown University und dem Institut d' Electronique de Microélectronique et de Nanotechnologie (IEMN) der CNRS/University of Lille in Frankreich.

Fernsehsignale auf THz-Wellen kodieren

Das Team hat bereits gezeigt, dass sich Glasfaser- und Funktechnik durch den Einsatz von photonischen THz-Schaltungen verbinden lassen und dadurch sehr hohe Datenraten möglich sind. Eine grundlegende Anforderung dafür ist allerdings ein Multiplexing- und Demultiplexing-System (Mux/Demux) für die Signale.

Mit einem Wellenleiter-System, das aus zwei parallelen Metallebenen besteht, konnten die Forscher zwei hochauflösende Fernsehsignale auf THz-Wellen mit zwei verschiedenen Frequenzen kodieren: 264,7 und 322,5 GHz.

Beide Frequenzen wurden dann zusammen über ein Multiplexer-System zu einem Fernsehempfänger übertragen, der die Signale dann erfolgreich detektiert hatte. Weitere Experimente zeigten, dass dieses System Datenraten bis zu 50 GBit/s mit geringen Fehlerraten unterstützt.

Oszilloskop mit 70 GHz

Bei den Experimenten in der Demonstration kam eine QPSK-Modulation zum Einsatz. Das optische Signal wurde dazu mit einem zweifach verschachtelten Mach-Zender-Modulator moduliert und anschließend mit einem Photomischer die beiden THz-Signale erzeugt. Mit zwei Arbiträr-Signalgeneratoren der AWG70000 Serie von Tektronix wurden die beiden NRZ-Basisband-Datensignale (Non-Return-to-Zero) für die phasengleichen und Quadratur-Datenströme erzeugt.

Für die Detektierung wurden die beiden THz-Signale mit einem Schottky-basierten Sub-Harmonic-Mischer auf unter 40 GHz umgewandelt. Das Ausgangssignal wurde dann verstärkt und mit einem 70-GHz-Oszilloskop des Typs DPO70000SX erfasst. Die beiden QPSK-Signale, die den heruntergemischten THz-Kanälen entsprechen, wurden anschließend weiter analysiert, um die modulierten Daten und die entsprechenden Konstellationsdiagramme zu rekonstruieren.

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