Jury würdigt Sir Davids Arbeiten zum Erbium-dotierten Faserverstärker (EDFA) und seine wegweisende Forschung in der Faseroptik.
Preisverleihung am 24. September 2021
Professor Sir David Payne von der University of Southampton, England, ist der achte Preisträger des Berthold Leibinger Zukunftspreises der gemeinnützigen Berthold Leibinger Stiftung. Damit würdigt die Jury Sir Davids Arbeiten zum Erbium-dotierten Faserverstärker (EDFA) und seine wegweisende Forschung auf dem Gebiet der Faseroptik. Der mit 50.000 Euro dotierte Technologiepreis wird alle zwei Jahre an einen Pionier für herausragende Forschung in der angewandten Lasertechnologie verliehen. Die Preisverleihung findet am 24. September 2021 in Ditzingen statt.
Seit den siebziger Jahren forscht Sir David in vielen Feldern der Photonik, von der Telekommunikation und optischen Sensoren bis hin zu Nanooptik und optischen Materialien. Zusammen mit seinen Kollegen vom Optoelectronics Research Center der University of Southampton erarbeitete er viele bedeutende technische Errungenschaften auf dem Gebiet der optischen Fasertechnologie. Seine Arbeiten hatten einen direkten Einfluss auf die weltweite Telekommunikationstechnik und auch auf viele Gebiete der Optik-Forschung. Er ist insbesondere bekannt für seine Arbeiten zur optischen Verstärkung in Erbium-dotierten Glasfasern für die Telekommunikation und für Hochleistungs-Faserlaser für die Materialbearbeitung.
Beide in der Industrie wichtige Anwendungen haben eine Gemeinsamkeit: Die geringfügige Dotierung, also gezielte Verunreinigung, von Silizium-Glasfasern mit Elementen der Gruppe der Seltenen Erden. Diese Dotierung ermöglicht die effiziente Erzeugung oder Verstärkung von Licht in einer Glasfaser. 1985 entzündete die Gruppe von Sir David mit ihrer Publikation zur Erbium-Dotierung von Fasern mit niedrigem Verlust eine Revolution in der Glasfaser-Forschung. Nicht einmal zehn Jahre später wurde bereits das erste transpazifische Seekabel mit optischer Verstärkung mittels EDFAs verlegt und in den 2000er Jahren erreichten Faserlaser die Kilowatt-Klasse.
Kein globales Internet ohne EDFA
Ein Maß für die Leistungsfähigkeit faseroptischer Netzwerke war anfangs die Anzahl der Telefongespräche, die gleichzeitig über eine einzelne Faser transportiert werden konnten. Und diese Zahlen waren beeindruckend: Viele hunderttausende Gespräche konnten gleichzeitig über eine Faser geführt werden. Mit dem Internet und der Digitalisierung der Kommunikation änderte sich dieses Maß und die Rede war von Gigabits pro Sekunde. Nach einstelligen Zahlen in den 1990er Jahren sind die Rekorde von heute sechsstellig, die Rede ist nun von 100 Terabit pro Sekunde. Dabei ist die Leitungskapazität der optischen Kabel nicht einfach nur per se größer als die von Kupferkabeln, sie lässt sich auch nachträglich enorm steigern, indem mehrere Wellenlängen, jede ein eigener Kanal, durch die gleiche Faser geführt werden, das sogenannte Wellenlängen-Multiplexing. Durch den Einsatz kohärenter Übertragungstechnologien lässt sich die Anzahl der Kanäle noch einmal hochmultiplizieren. Doch für Netzwerkverbindungen länger als 100 Kilometer, denn nach dieser Strecke ist die Signalstärke auf kritische Werte abgesunken, benötigen all diese Technologien eine optische Signalverstärkung und sind daher auf EDFAs angewiesen. Man kann daher sagen, dass EDFAs für eine drastische Kostenreduktion für Bandbreite sorgen, indem sie elektrische Verstärker mit optischem Empfänger und Sender ersetzen, vor allem aber die Notwendigkeit für das Verlegen neuer Kabel reduzieren. Für die datengetriebene Welt von heute sind die niedrigen Kosten der Leitungskapazitäten eine wichtige Voraussetzung.
Mit großer Freude verleiht die Berthold Leibinger Stiftung Professor Sir David Payne den Berthold Leibinger Zukunftspreis. Mit dieser hohen Auszeichnung ist auch die Anerkennung seines unternehmerischen Geistes verbunden. Neben seiner Forschung initiierte er die Kommerzialisierung von Technologien durch die Gründung einer Reihe von Start-ups, genauso wie durch zahlreiche Kollaborationen mit etablierten Technologieunternehmen.
Professor Sir David Payne erwidert: „Der Berthold Leibinger Zukunftspreis ist ein internationaler Preis für exzellente Forschung zur Anwendung und Erzeugung von Laserlicht. Das Optoelectronics Research Centre, welches zu leiten ich die Ehre habe, teilt diese aufregende Mission. Ich fühle mich daher sehr geehrt, diese hoch angesehene Auszeichnung für meine Forschungsarbeiten zu erhalten. Es ist auch die Arbeit von herausragenden Kollegen, mit denen ich das Vergnügen habe, meine Arbeit über die Jahre hinweg zu teilen. Dieser Preis ist auch für sie. Ich stoße hinzu zu einer Gruppe von acht früheren Preisträgern, die sich wie das Who-is-who der Laserpioniere liest, und das erfüllt mich mit Stolz.“
Preisverleihung mit Berthold Leibinger Innovationspreis im September 2021
Der Bekanntgabe des Berthold Leibinger Zukunftspreises folgen die Finalisten des Berthold Leibinger Innovationspreises. Beide Preise werden den Preisträgern am Freitag, 24. September 2021 in Ditzingen überreicht.
Für mehr Informationen über die Preise und die Stiftung: www.leibinger-stiftung.de
