BERLIN / LONDON (IT BOLTWISE) – Forscher demonstrieren mit Fern-UVC-LEDs Datenübertragungen von bis zu 1,5 Gigabit pro Sekunde. Das verwendete UV-Licht liegt unter 235 Nanometern und bleibt für das menschliche Auge unsichtbar. Der Ansatz nutzt einen sonnenblinden Spektralbereich, wodurch Hintergrundrauschen im Freien deutlich weniger problematisch sein soll. Entscheidend bleibt aber die nächste Hürde: Reichweite, Hindernisübertragung und Umweltbedingungen außerhalb des 30-Zentimeter-Labortests.
Die Funkwelt hat ein strukturelles Problem: Ihre Frequenzen sind endlich, vielerorts stark ausgelastet und für neue Hochlast-Szenarien wie autonome Fahrzeuge, Drohnen oder vernetzte Industrieanlagen längst nicht mehr komfortabel zu dimensionieren. Genau dort setzt die optische Datenübertragung an und ersetzt Radiowellen durch Lichtsignale, die sich sehr schnell an- und abschalten lassen. Bekannt ist das Prinzip vom Sichtlicht-System LiFi, das mit Helligkeitsschwankungen als Träger arbeitet. Die jetzt vorgestellte Variante verschiebt den Fokus jedoch ins Ultraviolette – in einen Bereich, in dem die Sonne weniger stört als im sichtbaren oder infraroten Spektrum.
Im Kern geht es um Fern-UVC: Licht mit Wellenlängen unter 235 Nanometern. Für den Umgebungseinfluss ist das entscheidend, weil UVC-Strahlung nach gängigen physikalischen Grundlagen in der oberen Atmosphäre weitgehend absorbiert wird und den Erdboden kaum erreicht. Fachleute sprechen deshalb von einem „sonnenblinden“ Spektralbereich, in dem ein Empfänger selbst bei hellem Tageslicht einen deutlich geringeren störenden Hintergrund sieht. Die Forscher haben ihre Versuche aus einer Handvoll Laborstationen in Berlin, Glasgow und Cambridge heraus aufgebaut und die Übertragung in einer Laborumgebung umgesetzt, bei der Raumlicht offenbar keine nennenswerte Beeinträchtigung verursachte.
Technisch sichtbar wird die Neuerung erst bei der LED selbst: Fern-UVC-LEDs gelten als besonders anspruchsvoll, weil sie im Vergleich weniger Licht liefern und bislang oft nur langsam moduliert werden konnten. „Schnell schalten“ ist aber genau das, was eine Hochraten-Datenübertragung benötigt. Das Team am Ferdinand-Braun-Institut optimierte deshalb die Leuchtdiode, indem es die aktive Fläche in viele kleine Bereiche unterteilt. Diese Segmentierung reduziert die elektrische Kapazität der Halbleiterübergänge und erhöht zugleich die Stromdichte; beides begünstigt schnellere Modulationsfähigkeit. In der praktischen Darstellung führte das zu einer Datenrate von bis zu 1,5 Gigabit pro Sekunde bei direkter Sichtverbindung zwischen Sender und Fotodiode – und damit zu einem neuen Bestwert im untersuchten Bereich unterhalb von 235 Nanometern.
Der Rekord ist jedoch noch kein Versprechen für den Alltag. Die Übertragungsstrecke im Experiment betrug lediglich 30 Zentimeter, und die Messung fand bei normaler Raumbeleuchtung statt. Das zeigt zwar, dass gewöhnliches Umgebungslicht die Modulation nicht unmittelbar „überlagert“ wie es in anderen Spektralbereichen eher zu erwarten wäre, sagt aber noch nichts darüber aus, wie gut das Signal über Meter hinweg oder im Freien ankommt. Hinzu kommt der Publikationsrahmen: Die Ergebnisse sind als Konferenzbeitrag über IEEE Xplore zugänglich und damit in der Kommunikationstechnik ein etablierter, aber meist knapperer Veröffentlichungsmodus als ein ausführlicher Fachartikel. Jan Ruschel ordnet das Erreichen einer anwendungsrelevanten Datenrate als wichtigen ersten Schritt ein; danach müssen die zentralen Fragen nach Reichweite und Robustheit gegen Umweltbedingungen beantwortet werden.
Eine besonders interessante Perspektive ergibt sich aus der Physik der Ausbreitung: Wenn Licht in der Luft gestreut wird, können Signale auch dann noch Teile eines Empfangsbildes liefern, wenn Sender und Empfänger nicht exakt aufeinander ausgerichtet sind. Verantwortlich ist dafür die Rayleigh-Streuung, die mit kürzerer Wellenlänge stark zunimmt – und genau deshalb bei Fern-UVC besonders ausgeprägt sein dürfte. Die Forscher argumentieren, dass ein Teil des Signals aufgestreut werden kann, sodass Kommunikation ohne direkte Sichtverbindung prinzipiell möglich wäre. In Szenarien wie Fahrzeugen an einer Kreuzung oder Drohnen in unübersichtlichem Gelände könnte das helfen, den typischen Nachteil von Laserstrecken zu mildern, bei denen eine exakte Ausrichtung häufig vorausgesetzt ist.
Ob sich dieser Effekt mit Fern-UVC-LEDs wirklich „produktionsreif“ ausnutzen lässt, bleibt laut Angaben der Gruppe allerdings offen. Die nächsten Experimente zielen darauf ab, Sender und Empfänger weiter zu optimieren, um größere, praxisrelevante Reichweiten zu erreichen. Gleichzeitig soll untersucht werden, wie Wetter, Staub und Luftfeuchtigkeit den Übertragungsweg beeinflussen – Faktoren, die in realen Umgebungen oft stärker schwanken als die Laborbedingungen. Gelingt dieser Schritt, könnte UV-basierte optische Übertragung Funk dort ergänzen, wo Kapazitätsgrenzen erreicht sind oder Störungen die Zuverlässigkeit drücken. Bis dahin bleibt der Wert von 1,5 Gigabit pro Sekunde vor allem ein belastbarer Laborbefund: ein starkes Indiz dafür, dass unsichtbares Licht als Kommunikationsmedium mehr kann, als nur biologische Risiken durch Desinfektionsanwendungen zu adressieren.
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