Erste Datenübertragung über Terahertz-Multiplexer

Aggregierte Datenrate von 50 GBit/s

70 GHz Oszilloskop DPO70000SX und AWG70000 AWGs spielen eine Schlüsselrolle in der Demonstration der drahtlosen 50 GBit/s Datenübertragung eines internationalen Forschungsteams.

Thz Mux Signal. Quelle: Tektronix

Die Instrumente von Tektronix haben eine wichtige Rolle in einer Technologie-Demonstration gespielt, die drahtlose Kommunikationsverbindungen der nächsten Generation mit ultrahoher Bandbreite ermöglichen sollen. In einem in der Zeitschrift Nature Communication veröffentlichten Artikel hat ein internationales Forschungsteam über die erste Übertragung von zwei Echtzeit-Videosignalen über einen Terahertz-Multiplexer mit einer aggregierten Datenrate von 50 Gigabit pro Sekunde berichtet. Dies ist um mehr als den Faktor 100 schneller als über Mobilfunknetze.

Angesichts der Forderung nach immer höheren Geschwindigkeiten und Kapazitäten kommt die drahtlose Datenübertragung bei Mikrowellensignalen inzwischen an ihre Grenzen. Es wird daher nach Möglichkeiten für den Einsatz der höherfrequenten THz-Wellen gesucht, die deutlich höhere Datenübertragungskapazitäten erlauben. Eines der führenden Teams in diesem Bereich 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.

Dieses Team hat bereits zuvor 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 diese 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 GHz 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.

Die Rolle der Testinstrumente

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-Signal mit einem Schottky-basierten Sub-Harmonic-Mischer auf unter 40 GHz umgewandelt. Das Ausgangssignal wurde dann verstärkt und mit einem DPO70000SX 70 GHz Oszilloskop von Tektronix 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.

"Diese Demonstration hat definitiv gezeigt, dass ein THz-Multiplexing-System für die Datenübertragung genutzt werden kann, ohne dass sich die Datenströme gegenseitig stören", sagt Guillaume Ducournau, Assistenzprofessor am IEMN. "Durch die Unterstützung von Tektronix konnten wir unser System umfassend prüfen und charakterisieren. Die Ergebnisse zeigen, dass dieser Ansatz eine künftige kommerzielle Anwendung von drahtlosen THz-Netzwerken ermöglichen kann."

Dean Miles, Market Development Manager für Europa, den Nahen Osten und Afrika bei Tektronix fügt hinzu: "Wir freuen uns sehr, dass wir über das IEMN an dieser Technologie-Kollaboration beteiligt wurden. Die Verbindung der Glasfasertechnik mit Funktechnologien durch photonische THz-Schaltungen, um hohe Datenraten zu erreichen, ist ein sehr innovativer Bereich und ein weiteres Beispiel dafür, wie Test- und Messtechnik Innovationen unterstützt. Fortschrittliche Testtools sind heute unverzichtbar, um Signale bei 100G, 400G und darüber hinaus zu erzeugen und zu charakterisieren."

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