Diese periodische Variation der Impedanz bewirkt, dass sich das Kabel elektrisch so verhält wie ein phontonischer Kristall: Elektromagnetische Wellen bestimmter Frequenzen werden an den Verbindungsstellen der einzelnen Abschnitte reflektiert und können sich so nicht durch das Kabel ausbreiten.
Während photonische Kristalle zur Manipulation von elektromagnetischen Wellen bei optischen Frequenzen verwendet werden können, arbeitet das “photonische Koaxialkabel? im Megahertzbereich. Die Übertragung eines elektrischen Impulses mit Überlichtgeschwindigkeit wird nun durch eine besondere Eigenschaft der photonischen Bandlücken ermöglicht ? die so genannte anormale Dispersion von elektromagnetischen Wellen.
Die anomale Dispersion ermöglichte es den Forschern, ein maßgeschneidertes Impulspaket mit dreifacher Lichtgeschwindigkeit durch das Kabel zu senden. Obwohl sich der Impuls selber damit mit Überlichtgeschwindigkeit bewegt, ist die Geschwindigkeit seiner Frequenzkomponenten weiterhin unterhalb der Lichtgeschwindigkeit ? ganz so wie es Einsteins Spezielle Relativitätstheorie verlangt.
Dieser fundamentalen Theorie zu Folge können Informationen nicht mit Überlichtgeschwindigkeit übertragen werden. Bei der Informationsübertragung mittels elektrischen Impulsen sind die Informationen in die einzelnen Frequenzkomponenten codiert, aus denen der Impuls zusammengesetzt ist ? und damit ist die Informationsgeschwindigkeit weiterhin unterhalb der Lichtgeschwindigkeit, auch wenn sich der Impuls selbst mit Überlichtgeschwindigkeit bewegt.
Der bisherige Geschwindigkeitsrekord für Datenübertragung mittels Koaxialkabeln lag bei etwa zwei Drittel der Lichtgeschwindigkeit. Den Forschern zu Folge könnten die neuen Koaxialkabel dank der anomalen Dispersion jedoch eine Informationsübertragung mit nahezu Lichtgeschwindigkeit ermöglichen.
Als Dispersion bezeichnet man den Umstand, dass in bestimmten Materialien die Geschwindigkeit des Lichts von seiner Frequenz abhängt. Dispersion führt unter normalen Umständen zu einer Verbreiterung und Verzerrung von durch Materie geleiteten Impulsen. Unter bestimmten Umständen kann jedoch eine sogenannte anomale Dispersion auftreten. Dies führt zu einer auslöschenden Überlagerung von Wellenzügen am Rande des Impulses und gibt diesem damit einen “Stoß? in Vorwärtsrichtung ? seine Ausbreitungsgeschwindigkeit steigt an und kann die Lichtgeschwindigkeit übertreffen.
Photonische Kristalle und die hier beschriebenen Koaxialkabel sind der erfolgreiche Versuch, diese anomale Dispersion für die Elektronik und Informationstechnologie einzusetzen.
