⚡ 6G: eine gemessene Datenrate von 112 Gbps mit einem 90-mal kleineren Sender

Ein japanisches Team hat gerade Daten mit 112 Gigabit pro Sekunde in einem Frequenzband der zukünftigen 6G übertragen.

Um diese Datenrate zu erreichen, verwendeten die Forscher Mikrokämme, photonische Bauelemente, die auf Chips integriert sind, um sehr stabile optische Frequenzen zu erzeugen. Diese Mikrokämme reduzieren das Phasenrauschen erheblich, ein Hauptproblem konventioneller elektronischer Systeme bei Terahertz-Frequenzen.


Um die Schwierigkeiten der optischen Ausrichtung zu umgehen, haben die Wissenschaftler eine Glasfaser direkt an einen Siliziumnitrid-Mikroresonator geschweißt. Diese Verbindung vermeidet die heiklen Kalibrierungsmanöver, die in klassischen photonischen Systemen erforderlich sind.

Das gesamte System passt in einen Sender mit nur 5 Millimetern Durchmesser, also 90-mal kleiner als ein konventionelles System. Darüber hinaus gewährleistet eine integrierte Temperaturkontrollfunktion die Stabilität der optischen Resonanzen trotz Temperaturschwankungen.

Die Forscher planen, die Leistung weiter zu verbessern und das Phasenrauschen zu reduzieren, um noch höhere Datenraten zu erreichen. Dieser Durchbruch ebnet den Weg für ein ultraschnelles drahtloses Netzwerk, das mit dem für etwa 2030 erwarteten Einsatz von 6G kompatibel ist.

Was ist ein Mikrokamm?

Ein Mikrokamm ist ein winziges photonisches Bauelement, das eine Vielzahl gleichmäßig beabstandeter Lichtfrequenzen erzeugt, ähnlich den Zähnen eines Kamms. Es basiert auf einem ringförmigen Mikroresonator, in dem Laserlicht zirkuliert und nichtlineare Effekte hervorruft, wodurch ein Spektrum sehr präziser Linien entsteht.

Diese Linien dienen als Träger für die Datenübertragung. Ihre außergewöhnliche Stabilität reduziert das Phasenrauschen, was den Einsatz fortschrittlicher Modulationen und höhere Datenraten ermöglicht.

Ihr Hauptvorteil ist ihre Kompaktheit und ihr geringer Energieverbrauch. Allerdings bleibt die präzise Ausrichtung der eingehenden Glasfaser eine technische Herausforderung, die hier durch direktes Schweißen gelöst wird, was die Integration in reale Systeme erheblich vereinfacht.

Warum sind Terahertz-Wellen für 6G essenziell?

Terahertz-Wellen belegen ein Frequenzband zwischen Mikrowellen und Infrarot, typischerweise von 100 GHz bis 10 THz. Diese Region bietet eine immense Bandbreite, die Datenraten ermöglicht, die weit über denen von 5G liegen.

Allerdings stellen diese Frequenzen Schwierigkeiten dar: Die atmosphärische Dämpfung ist stark, und klassische elektronische Komponenten haben Mühe, leistungsstarke und stabile Signale zu erzeugen. Photonische Systeme wie das hier entwickelte umgehen diese Einschränkungen, indem sie Licht nutzen, um hochwertige Terahertz-Signale zu erzeugen.

Für 6G sind die Bänder oberhalb von 350 GHz besonders vielversprechend, da sie wenig überlastet sind. Sie werden ultraschnelle drahtlose Backhaul-Verbindungen ermöglichen, die die Kosten und den Aufwand von unterirdischen Glasfasern vermeiden, und könnten auch für Anwendungen in der erweiterten Realität, Holographie oder Telemedizin genutzt werden.