Der renommierte ERC Starting Grant ist eine besondere Anerkennung für Bernhard Schrenks langjährige Forschung, die zur absoluten Spit- ze in Europa zählt. Gleichzeitig kann Schrenk, unterstützt durch das fünfjährige Exzellenzstipendium des Europäischen Forschungsrates für Jungforscher in der Grundlagenforschung, nun sein Team in der AIT Competence Unit Security & Communication Technologies aus- bauen – und so wichtige Impulse zur Weiterentwicklung von Basis- technologien im Bereich der Telekommunikation und Informationsver- arbeitung setzen. Auch für das AIT Austrian Institute of Technology selbst ist dieser europäische Förderpreis als anwendungsorientierte Research und Technology Organisation eine besondere Auszeichnung.

Schrenk beschäftigt sich am AIT Center for Digital Safety & Security schon seit 2013 mit der Photonik: unter anderem mit Themen zur opti- schen Telekommunikation, integrierten opto-elektronischen Schaltun- gen, Quantentechnologie und Sensorik. Kohärente Detektion, die für die optische Signalerfassung angedacht ist, ist etwa in der Funktech- nologie längst etabliert. Jedes UKW-Radio bedient sich zur Selektion des zu empfangenden Senders dieser Detektionsmethode, bei der ein entfernt erzeugtes Signal und ein lokales Referenzsignal sich auf ex- akt derselben Wellenlänge befinden. Dies erlaubt nicht nur die filterlo- se Selektion eines von mehreren gleichzeitig übertragenen Signalen, sondern bringt auch eine zumindest um den Faktor 100 höhere Emp- fangsempfindlichkeit und Zugang zu zusätzlichen Signaleigenschaften mit sich. „In der Photonik ist das Verfahren der kohärenten Signalde- tektion aber eine sehr komplexe Angelegenheit“, so Schrenk. Er geht in seiner Forschung der Frage nach, inwieweit sich ebenfalls unab- hängige optische Signale präzise aufeinander abstimmen lassen. Um diese Herausforderung zu meistern, erhielt er das fünfjährige ERC- Exzellenzstipendium COYOTE – „Coherent Optics Everywhere: a New Dawn for Photonic Networks“.

WEITAUS EFFIZIENTER

Die Nutzung von Licht als Informationsträger für elektrische Signale ermöglicht eine um den Faktor 10.000 höhere Frequenz der opti- schen Trägerwelle. Dadurch kann jede Sekunde die unvorstellbare Menge von bis zu 10 Petabit an Daten über eine einzelne Glasfaser übertragen werden. Das funktioniert allerdings nur mittels kohären- ter Signaldetektion. Diese zu erreichen, bedeutet in der Photonik eine enorme Komplexität. Trotz der flächendeckenden Präsenz photoni- scher Netze, die unscheinbar rund 90 Prozent der Daten über Distan- zen von bis zu 10.000 km transportieren, bedienen sich viele der ein- gesetzten Systeme daher der direkten Signaldetektion. „Diese erfasst aber lediglich die Intensität des Lichtsignals und ist blind für andere Eigenschaften wie die Phase oder Polarisation. Die direkte Signalde- tektion stellt somit eine Barriere für die Energie- und Kosteneffizienz der Telekommunikationsinfrastruktur und Datenzentren dar“, erklärt Schrenk.Mit seinem rein optischen Ansatz, der die Schwächen elek- tronischer Methoden vermeidet, können nun Signale direkt auf opti- scher Ebene synchronisiert werden. Selbst bei extrem hohen Träger- frequenzen im Bereich um die 190 Terahertz kommt es zu keinen Frequenzabweichungen. Da die Informationsübertragung trotz kohä- renter Transmission ohne zusätzliche Korrekturen auskommt, ist kei- ne energiehungrige digitale Signalverarbeitung erforderlich, die noch dazu einiges an Bandbreite benötigen würde. Das erhöht die Energie- effizienz deutlich. Ein weiterer Vorteil gegenüber der direkten Signal- übertragung ist, dass nebst der Lichtintensität die Dimensionen der Phase und Polarisation analysiert werden können, um so die Skalier- barkeit in Bezug auf die Datenrate zu gewährleisten. So kann auch das optische Spektrum bestmöglich genutzt werden.