Covesion ist Partner im vom britischen Staat geförderten Projekt „Mid-Infrared Free-Space Telecommunications (MIST)“ der Small Business Research Initiative (SBRI), das vom Fraunhofer-Zentrum für Angewandte Photonik (Fh-CAP) gemeinsam mit AVoptics und BAE Systems geleitet wird. Ziel dieser Initiative ist die Entwicklung eines Frequenzkonvertierungsmoduls für den mittleren Infrarotbereich (MIR), um den Übergang von Telekommunikationswellenlängen (C-Band, ca. 1550 nm) in den und aus dem MIR- µm (3,4 µm) zu ermöglichen.
Das Projekt adressiert eine zentrale Einschränkung aktueller optischer Freiraumkommunikationssysteme (FSOC), die bei herkömmlichen Telekommunikationswellenlängen atmosphärische Verluste aufweisen, insbesondere bei widrigen Wetterbedingungen wie Nebel und Staub. Durch die Nutzung der reduzierten Streueigenschaften längerer Wellenlängen zielt MIST darauf ab, die Zuverlässigkeit und Reichweite von FSOC-Systemen deutlich zu verbessern, sie widerstandsfähiger gegenüber anspruchsvollen Umgebungen zu machen und die Zuverlässigkeit der Datenübertragung zu erhöhen. Das Projekt hat die nahtlose Integration dieser Technologie in bestehende Telekommunikationssysteme zum Ziel, um Kompatibilität und einfache Implementierung zu gewährleisten. Der Erfolg des Systems wird durch umfangreiche Tests unter simulierten widrigen Bedingungen demonstriert, um seine praktische Anwendbarkeit zu bestätigen.
Die wichtigste Innovation von MIST ist die Entwicklung eines Frequenzumwandlungsmoduls für den mittleren Infrarotbereich auf Basis der Wellenleitertechnologie von Covesion. Das Fraunhofer-Zentrum für Angewandte Photonik wird gemeinsam mit Covesion periodisch gepolte Lithium- µm Niobat-Wellenleiter (PPLN) herstellen, um Telekommunikationswellenlängen (1550 nm) in den mittleren Infrarotbereich (3,4 µm) und zurück umzuwandeln. Dies ermöglicht eine leistungsstarke Datenübertragung unter Verwendung etablierter Telekommunikationskomponenten.
Durch den Einsatz von Wellenleiterstrukturen anstelle von nichtlinearen Kristallen wird die Umwandlungseffizienz deutlich verbessert, wodurch die praktische Anwendung von FSOC ermöglicht wird. AVoptics, ein Marktführer im Bereich FSOC-Lösungen, wird die Integration dieser Module sowohl am Sender- als auch am Empfängerende bestehender 1550-nm-Systeme erleichtern.
Die verbesserte Übertragung bei widrigen Wetterbedingungen ist ein entscheidender Vorteil von Mid-IR-FSOC. Studien belegen eine Verbesserung von über 20 dB bei nebelartigen Bedingungen im Vergleich zu herkömmlichen Telekommunikationsverbindungen. Die Technologie ermöglicht höhere Datenraten und damit Gigabit-Übertragungen (Gbit/s), während direkte Mid-IR-ctoderzeit nur Kilobit-pro-Sekunde (kbit/s) erreichen. Darüber hinaus erhöht Mid-IR-FSOC die Ausfallsicherheit und erweitert die Kommunikationsreichweite, wodurch es sich ideal für Anwendungen in der Schifffahrt und der Luft- und Raumfahrt eignet.
MIST entspricht dem wachsenden Bedarf an robusten Telekommunikationsnetzen, die unter variablen Umgebungsbedingungen funktionieren können. Mögliche Anwendungsbereiche sind:
- Verteidigung und Sicherheit: Sichere optische Verbindungen für militärische und nachrichtendienstliche Operationen.
- Kommunikation in der Luft- und Raumfahrt sowie in der Schifffahrt: Zuverlässige Kommunikationsverbindungen durch Nebel, Wolken und Staub.
- Fernerkundung und Umweltüberwachung: Verbesserte Datenübertragung für Erdbeobachtung und wissenschaftliche Forschung.
MIST stellt einen Meilenstein in der FSOC-Technologie dar und bietet eine kosteneffiziente und leistungsstarke Lösung für wetterunabhängige optische Freiraumkommunikation über große Entfernungen. Durch die Kombination der Vorteile von mittleren Infrarotwellenlängen mit der ausgereiften bestehenden Telekommunikationsinfrastruktur ebnet MIST den Weg für zukunftssichere Telekommunikationssysteme.
Das Projekt beginnt im März 2024 und läuft über 13 Monate.
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