Mit der raschen Verbreitung des Internets wird optische Datenübertragung immer wichtiger. Über die Glasfaserkabel können mehr Informationen schneller übermittelt werden als über herkömmliche Kupferleitungen – für die steigenden Datenraten bei Video- und Multimedia-Applikationen eine notwendige Voraussetzung. Um die schnelle und fehlerlose Verteilung der Informationsflüsse sicherzustellen, sind hochgenaue opto-mechanische Faserschalter notwendig. In einem gemeinsamen dreijährigen Projekt haben das Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF und die Firma Piezosystem Jena neuartige, schnelle mikrooptische Schalt- und Strahlablenk-systeme entwickelt.

Im Glasfasernetz werden Daten nicht durch Strom, sondern durch Licht übertragen. Dadurch steht gleichzeitig eine große Anzahl von Kanälen zur Verfügung. „Man kann sich das [Schalten] wie beim Telefonieren vorstellen“, erklärt Steffen Glöckner aus dem IOF. „Die Gespräche werden über ein Kabel weitergeleitet. An Verteilstellen müssen sie mit Hilfe von Schalt- und Verteilsystemen blitzschnell den gewünschten Empfängern zugeordnet werden.“ Die Verteilstellen im Glasfasernetz arbeiten unter anderem mit opto-mechanischen Faserschaltern. Um schnell schaltende und dabei genaue Faserschalter zu erhalten, haben die Forscher aus dem IOF Mikrooptik und piezoelektrische Stellelemente kombiniert: Mikrolinsen werden mechanisch verschoben, lenken Lichtbündel ab und wirken dadurch als Schalter. Das bietet mehrere Vorteile: Mikrolinsen weisen nahezu keine Linsenfehler auf, so daß Lichtbündel sehr effizient übertragen werden können. Piezoelektrik – bei Anlegen einer Spannung dehnt sich eine synthetische Keramik aus – garantiert schnelle mechanische Verschiebungen. Innerhalb kürzester Zeit, etwa einer Millisekunde, können die ankommenden Lichtwellen an verschiedene Ausgangskanäle geleitet werden. Die Konzepte aus dem IOF ermöglichen Schalter mit sehr hohen Kanalzahlen, die kostengünstig gefertigt werden können.

Momentan arbeiten das IOF und Piezosystem Jena daran, die Schalter zur Serienreife weiterzuentwickeln. Das gewählte mikrooptische Prinzip hat auch Anwendungen in ganz anderen Einsatzgebieten eröffnet: miniaturisierte Laserscanner für medizinische Anwendungen, Materialbearbeitung durch Laser in der Automobilindustrie und in der Sicherheitstechnik. Diese werden in Zusammenarbeit mit Partnerfirmen für den industriellen Einsatz vorbereitet.