Das robuste Photon und die letzten paar Meter

Photonen sind zehn Sekunden nach dem großen Knall entstanden und haben bis heute durchgehalten. Ohne zu tief in die Materie abzuschweifen, kann man sagen, dass Photonen von sich aus äußerst robust und zudem unerreicht schnell sind. Wenn Photonen kanalisiert werden, können riesige Datenmengen durch eine einzige Glasfaserlitze getrieben werden. Die genaue Menge richtet sich nach der Faserzusammensetzung, der Länge und den Störfaktoren. Theoretisch jedoch sind mit Glasfaser Datenraten im Bereich Petabit-pro-Sekunde möglich (im Einzelmodus). Der Trend ist klar: Eines Tages werden alle weltweiten Daten über photonische Leitmedien übertragen werden. Die meisten Menschen können sich die riesigen Telekommunikationsleitungen aus Glasfaser vorstellen, die die Welt umrunden und Bits beinahe mit Lichtgeschwindigkeit über Tausende von Kilometern übertragen. Dann aber stoßen sie auf die „letzten paar Meter“. Dort treffen sie auf Verbraucherprodukte, selbsterhaltende unabhängige Systeme wie die Kabelbäume von Automobilen, Schalter- und Routerdatenkarten sowie die meisten Wohn- und Geschäftsräume. Kupferdraht war auf diesen „letzten Metern“ aus gutem Grund stets dominierend und wird für die Entwickler auch weiterhin eine gute Wahl bleiben. Bei einigen Anwendungen besteht aber auch Anlass zum Umdenken.

Glasfaser ist leicht. Und wir alle freuen uns, wenn wir abnehmen können. Je mehr Dinge wir verbinden möchten, desto mehr Kabel (und natürlich drahtlose Geräte) müssen angeschlossen werden. Kupferkabelkanäle wiegen viel und lassen sich nur mühselig verlegen (das ehemalige „Kabelmanagement“). Glasfaser ist dank neuer biegsamer Polymere mittlerweile flexibler und stabiler als viele denken. Sie eignet sich zum Verdrahten von Steuer- und Infotainmentsystemen in Verkehrsflugzeugen, wo Platz und Gewicht eine entscheidende Rolle spielen. Zudem können mithilfe von Veränderungen der durch die Fasern geleiteten Photonen Belastungen der Strukturen und physikalische Intrusionen erkannt werden. So ist ein photonisches Nervensystem, das Veränderungen sehr genau wahrnimmt, bereits in der nahen Zukunft denkbar. Die Quantenkryptographie verspricht eine hackerfreie Übertragung. Aber so exotisch müssen wir gar nicht denken. 

Aus ebendiesen Gründen wird Glasfaser langsam aber sicher auch von der Automobilindustrie wahrgenommen. Je mehr Verbindungen erforderlich sind, desto schwerer wird die Verkabelung. Es gibt verschiedene Experimente, bei denen die signalführenden Kupferbahnen der Leiterplatten durch optische ersetzt werden, anstatt die Komponenten direkt über eine robuste optische Verkabelung zu verbinden (die m. E. weitaus bessere Lösung). Allerdings dauert es stets länger, bis eine Technik die andere ersetzt, als deren Befürworter dies voraussagen. Die optischen Komponenten für die Durchleitung der Photonen gibt es nicht umsonst. Flugzeug- und Fahrzeugdesigner zögern, die Kupferkabelbaum-Infrastruktur anzutasten, die ihre Zuverlässigkeit über viele Jahre bewiesen hat. Vorsicht ist vernünftig, da die Nachteile von Ausfällen berücksichtigt werden müssen. Aber es ist gut möglich, dass Sie schon einmal in einem Verkehrsflugzeug mit optischer Verkabelung geflogen sind. Die schlussendliche Zielsetzung sind natürlich optische Chips mit photonischen anstelle von elektrischen Kommunikationsbussen.