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Foto: Universität Paderborn, Adelheid Rutenburges

| Pressemitteilung

Prof. Dr.-Ing. Noé und Prof. Dr.-Ing. Rückert vom Institut für Elektrotechnik und Informationstechnik erhalten ersten Innovationspreis des Landes Nordrhein-Westfalen in der Kategorie Innovation

Innovationspreis zeichnet Spitzenforscher an der Schnittstelle

zwischen Wissenschaft und Wirtschaft aus

Der Innovationspreis des Landes Nordrhein-Westfalen wird in diesem Jahr in der Kategorie Innovation an die beiden Paderborner Professoren Reinhold Noé und Ulrich Rückert verliehen. Der Preis ist mit 100.000 Euro dotiert.  Innovationsminister Prof. Andreas Pinkwart wird den Preis am kommenden Montag feierlich verleihen.

"Die Landesregierung würdigt mit den Professoren Noé und Rückert in diesem Jahr zwei Wissenschaftler, die mit ihren Mitarbeitern einen Meilenstein in der optischen Nachrichtentechnik gesetzt haben", erklärt Minister Pinkwart. Prof. Dr.-Ing. Noé leitet an der Universität Paderborn das Fachgebiet Optische Nachrichtentechnik und Hochfrequenztechnik, Prof. Dr.-Ing. Rückert das Fachgebiet Schaltungstechnik. Den ausgezeichneten Wissenschaftlern ist es unter Einsatz moderner Lasertechnik gelungen, die Übertragung in Glasfaserkabeln zu vervierfachen. Neue Kabel müssen nicht verlegt werden, um die Datenmenge zu erhöhen. Das wirtschaftliche Potenzial dieser Erfindung schätzen Experten auf mehrere Milliarden Euro. Dank der Paderborner Forscher könnte das Telefonieren mit Videobild in Zukunft kostengünstig werden.

Prof. Risch: "Der Preis ist ein großer Erfolg und eine Bestätigung für die Innovationskraft der Region Ostwestfalen-Lippe." Risch weiter: "Mit Reinhold Noé und Ulrich Rückert sind zwei renommierte Paderborner Elektrotechniker ausgezeichnet worden. Die Preisvergabe zeigt, dass das Institut für Elektrotechnik und Informationstechnik in der Kategorie Innovation in Nordrhein-Westfalen mit an führender Position steht." Institutsleiterin Prof. Dr. Sybille Hellebrand: "Das ist eine Riesenüberraschung, über die wir uns sehr freuen. Und sie bestätigt den aktuellen Hochschulvergleich des Centrum für Hochschulentwicklung CHE, in dem die Paderborner Elektrotechnik und Informationstechnik landesweit an vorderster Stelle abgeschnitten hat." Risch betont, dass "wir uns in der Region alle darüber freuen können. Die Preisverleihung ist ein großer Erfolg und eine Bestätigung für die Innovationskraft in Ostwestfalen-Lippe."

Der Innovationspreis wird 2008 zum ersten Mal vergeben. Er ist mit 150.000 Euro nach dem Zukunftspreis der am zweithöchsten dotierte Preis für Innovationen in Deutschland. Für die Auswahl der Preisträger zeichnet verantwortlich eine hochkarätig besetzte achtköpfige Jury unter Leitung des Präsidenten der Max-Planck-Gesellschaft, Professor Peter Gruss. Die Preisverleihung findet am kommenden Montag, 17. November, in Düsseldorf statt.


Zur Verleihung des Innovationspreises des Landes Nordrhein-Westfalen an Prof. Dr.-Ing. Reinhold Noé, Leiter des Fachgebiets Optische Nachrichtentechnik und Hochfrequenztechnik, und Prof. Dr.-Ing. Ulrich Rückert, Leiter des Fachgebiets Schaltungstechnik an der Universität Paderborn, am 17. November 2008

Mit dem Innovationspreis des Landes Nordrhein-Westfalen für herausragende marktrelevante Forschung und forschungsbasierte Innovation, der in diesem Jahr erstmals vergeben wird, zeichnet die Landesregierung Prof. Dr.-Ing. Reinhold Noé, Leiter des Fachgebiets Optische Nachrichtentechnik und Hochfrequenztechnik, und Prof. Dr.-Ing. Ulrich Rückert, Leiter des Fachgebiets Schaltungstechnik an der Universität Paderborn, aus.

Die Landesregierung würdigt damit in diesem Jahr zwei Wissenschaftler, die mit ihren Mitarbeitern marktnahe Spitzenforschung und -entwicklung auf dem Gebiet der optischen Nachrichtentechnik betreiben. Noé und Rückert antworten mit ihrer Arbeit auf die Herausforderung, dass der Datenverkehr weltweit rasant zunimmt und schon in naher Zukunft neue Lösungen gebraucht werden, um den Verkehrskollaps auf den optischen Datenautobahnen rund um die Welt zu verhindern. Um das zu bewerkstelligen, kann man neue Glasfaserkabel verlegen, etwa zwischen Städten oder auch zwischen Kontinenten. Das ist aber sehr aufwändig und teuer. Es ist daher viel sinnvoller, zunächst durch neue Ansätze die Übertragungsverfahren zu verbessern, also dafür zu sorgen, dass auf den Glasfaserstrecken in der gleichen Zeit mehr Informationen transportiert werden können als bisher. Auf diesem Gebiet überzeugen die beiden Forscher aus Paderborn seit Jahren mit wissenschaftlichen Fortschritten im internationalen Spitzenfeld. Ihnen ist es gelungen, mit jedem optischen Symbol, das via Glasfaserkabel auf die Reise geht, vier statt wie bisher nur eine Informationseinheit (Bit) zu übertragen und dabei auftretende Störungen und Verzerrungen im Empfänger auszugleichen.

Das ist ein Meilenstein in der optischen Nachrichtentechnik, der bei Fachkollegen wie in der Industrie große Beachtung fand. Das Verfahren der beiden Wissenschaftler eröffnet die Perspektive, die Datenübertragungskapazität des Internet zu vervielfachen, und dies auf kostengünstige Weise.Die Arbeiten von Noé und Rückert haben zu einem Entwicklungsschub in der optischen Nachrichtentechnik geführt. Mittlerweile arbeiten alle großen Unternehmen an solchen Systemen. Das Paderborner Verfahren gilt in Wissenschaft und Wirtschaft als das vielversprechendste für die nächste Generation optischer Übertragungssysteme. Das Marktpotenzial geht nach Meinung von Experten in die Milliarden.

Die Jury des Innovationspreises unter Leitung von Prof. Dr. Peter Gruss, Präsident der Max-Planck-Gesellschaft, hat es überzeugt, dass Noé und Rückert mit großem Erfolg ein „ingenieurwissenschaftlich schwieriges Problem mit hoher praktischer und wirtschaftlicher Relevanz“ bearbeiten.

Sie hebt hervor, dass die beiden eine „sehr innovative Richtung in der optischen Nachrichtentechnik verfolgen“ und sich dabei in der internationalen Konkurrenz nicht nur behaupten, sondern im „Spitzenfeld“ positionieren. Die Jury hält die Arbeit der beiden in ihrer Bedeutung für eine echte Innovation, weil sie nicht nur theoretische Möglichkeiten, sondern „tragfähige Lösungen“ entwickeln, die sich durch Verwertbarkeit auszeichnen. Sie beurteilt die beiden Paderborner Forscher als „technisch hochkompetente, sehr produktive und innovative Ingenieure, deren patentierte Empfangssysteme gute Chancen haben, in zukünftigen faseroptischen Datenübertragungssystemen zum Einsatz zu kommen.“

Eine Expertengruppe unter der Schirmherrschaft des Physik-Nobelpreisträgers Theodor Hänsch sprach der Arbeit von Noé und Rückert im vergangenen Jahr sogar das Potenzial zu, eines der „100 Produkte der Zukunft“ zu werden und nahm ihre Forschung in die gleichnamige Publikation auf. Sie stellt 100 aktuelle Forschungsarbeiten vor, die das Zeug haben, die Welt von morgen zu gestalten.

Traditionell hat man in der optischen Nachrichtentechnik Lichtsignale zur Informationsübertragung nur ein- und ausgeschaltet. Auf diese Weise konnte man mit jedem optischen Symbol ein Bit übertragen. Um vier Bit je Symbol zu übertragen, nutzen die Forscher die Möglichkeit, Polaritäten verschiedener Feldstärkeanteile umzuschalten. Die Helligkeit bleibt dabei unverändert. „Das klingt kompliziert, ist aber gar nicht so schwer,“ meint Professor Noé, „Senden ist leichter als Empfangen.“ An der viel größeren Herausforderung, aus dem optischen Empfangssignal die Sendedaten wiederzugewinnen, hat sich die weltweite Forschung jahrelang erfolglos abgemüht. Selbst wenn es nämlich gelingt, vier Bit je Symbol zu senden, bringt das zunächst nichts, weil durch unreine Lasersignale und Verzerrungen auf den Glasfasern im Empfänger ein undefiniertes Signalgemisch entsteht.

Im Jahr 2006 gelang es den Paderborner Elektrotechnikern als ersten weltweit, die Datenströme beim Empfang in Echtzeit wieder zu entmischen, ohne den Datenfluss zu unterbrechen. Die Mikroelektronik, die die beiden Wissenschaftler zu diesem Zweck entwickelt haben, ist so leistungsfähig, dass teure Speziallaser nicht erforderlich sind; man kann kostengünstige Standardlaser benutzen. Zu diesem Zeitpunkt übertrugen Noé und Rückert 4 zwei Bit je Datensymbol. Im vergangenen Jahr konnten sie noch einmal nachlegen. Die Forscher entwickelten ein Verfahren, das es erlaubt, zwei beliebige zueinander senkrechte Schwingungsrichtungen des Lichtsignals unabhängig voneinander für die Datenübertragung zu nutzen.

Damit haben sie ihr Ziel erreicht, mit jedem optischen Symbol vier Informationseinheiten zu übermitteln. Technisch ausgedrückt, handelt es sich um synchrone optische Quadratur-Phasenumtastung mit Polarisationsmultiplex.

Wer wie Noé und Rückert mit unterschiedlichen Schwingungsrichtungen des Lichtsignals arbeitet, muss die Qualität seiner Arbeit daran messen lassen, wie gut es ihm gelingt, Störungen auszugleichen. Denn Erschütterung und die manuelle Bewegung von Glasfasern ändern die Schwingungsrichtungen. Es ist daher ganz entscheidend, solche Änderungen im Empfänger möglichst schnell nachzuverfolgen. Zu Testzwecken ändern die Forscher deshalb mit Hilfe eines Elektromotors, der eine Achse mit etwa 100000 Umdrehungen pro Minute antreibt, die Schwingungsrichtungen der empfangenen optischen Signale schneller, als das in Glasfasern je passieren kann. So prüfen sie, wie gut ihr Empfangssystem mit solchen Störungen fertig wird. Verantwortlich für dieses Experiment ist Timo Pfau aus Noés Gruppe: „Kein Problem“, sagt er, „diese Störungen regeln wir in einer Hunderttausendstel Sekunde aus.“

Ihre Erfolge, da sind sich die Paderborner Forscher einig, sind auch das Resultat guter Zusammenarbeit. „Unsere Gruppen ergänzen sich,“ erläutert Ulrich Rückert die Arbeitsteilung. „Reinhold Noé, Dr. Sebastian Hoffmann und Timo Pfau haben erklärt, wie die Signale verarbeitet und wiedergewonnen werden müssen.“ Reinhold Noé ergänzt: „Hinzukommen musste aber die Mikroelektronikerfahrung von Ulrich Rückert. Erst damit wurde die gemeinsame Entwicklung eines hochintegrierten Schaltkreises möglich, der genau das leistet.“ Den haben Ralf Peveling, Christian Wördehoff und Vijitha Herath entworfen. Dazu wiederum passen schnelle Signalwandler, sogenannte Analog-Digital-Wandler, die Dr. Olaf Adamczyk entwickelt hat. In anderen Worten: Noés Gruppe hat den schnellen analogen, Rückerts Gruppe den hochintegrierten digitalen Teil der Elektronik beigesteuert. Inzwischen haben die Paderborner Elektrotechniker den Signalverarbeitungsbaustein und Signalwandler in den Überlagerungsempfänger ihres optischen Datenübertragungssystems eingebaut und erfolgreich getestet.

Die Vision der Wissenschaftler ist, dass künftig im Weitverkehr auf fast jeder beliebigen Glasfaser beispielsweise 160 Signale übertragen werden können und dass jedes dieser Signale 40 Gbit – das entspricht etwa der Datenmenge eines Kinofilms in DVD-Qualität – pro Sekunde transportiert. Wenn das gelingt, rücken kommerzielle Lösungen für riesige Datenströme in Sichtweite.

Bei entsprechender Aufrüstung ihrer Anschlüsse könnte es auch den privaten Anwendern zu bezahlbaren Preisen möglich werden, viel breitere Datenflüsse als bisher abzuleiten und einzuspeisen, z.B. um Informationen in quasi beliebiger Menge herunterzuladen, im Internet mit qualitativ hochwertiger Videotelefonie zu kommunizieren und Rechner für Anwendungen zu nutzen, die man sich heute noch gar nicht vorstellen kann.

Noé und Rückert haben ihre Forschung auf zahlreichen internationalen Konferenzen und in Fachzeitschriften publiziert. Auf ihr Konto gehen jeweils mehr als 200 Veröffentlichungen. Noé ist der Vater von mehr als 150, Rückert von 6 Patentanmeldungen und Patenten. Ein von der Europäischen Kommission gefördertes Drittmittelprojekt haben die beiden Paderborner Forscher vor kurzem abgeschlossen. Jetzt unterstützen sie deutsche Firmen durch ihre Erfahrung und mit weiterführenden Arbeiten. Ein amerikanisches Unternehmen hat im Rahmen eines weiteren Drittmittelprojekts bereits einige der entwickelten Signalwandler gekauft, die übrigens auch in Deutschland hergestellt werden.


Fakten zur Vergabe des Innovationspreises des Landes Nordrhein-Westfalen
Preisträger in der Kategorie Innovation

In der Kategorie Innovation wird ein Forscherteam der Universität Paderborn ausgezeichnet:

Reinhold Noé (Jahrgang 1960) ist seit 1992 Professor für optische Nachrichtentechnik und Hochfrequenztechnik an der Universität Paderborn. Von 1979 bis 1984 studierte er an der Technischen Universität München Elektrotechnik. Auslandssemester führten ihn nach Montpellier und Paris. 1987 schloss er seine Promotion in München mit Auszeichnung ab. Praktische Erfahrungen in der Wirtschaft sammelte er danach bei Siemens und bei dem USamerikanischen Unternehmen Bell Communications Research. Im Jahr 2001 hat er außerdem ein Forschungssemester bei Infineon eingelegt. Prof. Noés Veröffentlichungsliste umfasst rund 200 Beiträge. Insgesamt hat er 150 Patente angemeldet.

Ulrich Rückert (Jahrgang 1957) ist seit 1995 Professor für Schaltungstechnik an der Universität Paderborn. Von 1978 bis 1984 studierte er an der Universität Dortmund Informatik und Physik. 1989 schloss er seine Promotion in Dortmund mit Auszeichnung ab. Danach arbeitete er als Oberingenieur am Lehrstuhl für Bauelemente der Elektrotechnik. Von 1993 bis 1995 wechselte er an die Technische Universität Hamburg-Harburg, wo er eine Professur für Mikroelektronik annahm. Eine außerordentliche Professur führte ihn 2001 an die Queensland University of Technology in Australien. Prof. Rückerts Veröffentlichungsliste umfasst mehr als 200 Beiträge. Er hat sechs Patente angemeldet.


Fakten zum Innovationspreis des Landes Nordrhein-Westfalen
Der Innovationspreis: Zahlen und Fakten

  • Der Innovationspreis des Landes Nordrhein-Westfalen wird 2008 erstmalig vom Ministerium für Innovation, Wissenschaft, Forschung und Technologie des Landes verliehen.
     
  • Der Innovationspreis des Landes Nordrhein-Westfalen ist mit insgesamt 150.000 Euro der zweithöchst dotierte Innovationspreis in Deutschland – nach dem Zukunftspreis des Bundespräsidenten.
     
  • Die Preisskulptur hat einer der renommiertesten zeitgenössischen Künstler exklusiv für das Land geschaffen: Prof. Dr. Markus Lüpertz, Rektor der Staatlichen Kunstakademie Düsseldorf.
     
  • Der Innovationspreis des Landes Nordrhein-Westfalen wird in drei Kategorien vergeben: für das Lebenswerk, für eine besondere Innovationsleistung und an einen Nachwuchsforscher. Prämiert werden herausragende Beiträge zur Innovationsstärke des Landes Nordrhein-Westfalen, wobei im Fokus die Transferleistung zwischen Wissenschaft und Wirtschaft steht.
     
  • Mit dem Innovationspreis möchte die Landesregierung die Anerkennung von Spitzenleistungen in Nordrhein-Westfalen fördern sowie das Innovationsklima stärken.
     
  • Die Landesregierung sieht in der Innovationskraft einen Schlüsselindikator für das wirtschaftliche Potenzial des Landes: Innovationen sorgen für Wirtschaftswachstum, Arbeitsplätze und gesellschaftlichen Wohlstand.
     
  • Nordrhein-Westfalen als einwohnerstärkstes Bundesland – in dem zehn der 30 DAX-Unternehmen ihren Hauptsitz haben – steht in der Verantwortung, in der globalisierten Wissensökonomie Vorreiter für die Förderung von Innovationen zu sein.

Weitere Informationen zum Innovationspreis des Landes Nordrhein-Westfalen finden Sie unter www.innovation.nrw.de.

Die Universität der Informationsgesellschaft