Die Zusammensetzung optischer Kommunikationsgeräte

Die Zusammensetzung vonoptische Kommunikationsgeräte

Das Kommunikationssystem, das Lichtwellen als Signal und Glasfasern als Übertragungsmedium nutzt, wird als Glasfaserkommunikationssystem bezeichnet. Die Vorteile der Glasfaserkommunikation gegenüber herkömmlicher Kabel- und drahtloser Kommunikation sind: hohe Übertragungskapazität, geringe Übertragungsdämpfung, hohe Störfestigkeit gegenüber elektromagnetischen Störungen, hohe Vertraulichkeit und das reichlich vorhandene Siliziumdioxid als Rohmaterial für das Glasfaserübertragungsmedium. Darüber hinaus zeichnet sich die Glasfaser im Vergleich zu Kabeln durch geringe Größe, geringes Gewicht und niedrige Kosten aus.
Das folgende Diagramm zeigt die Komponenten eines einfachen photonischen integrierten Schaltkreises:Laseroptisches Wiederverwendungs- und Demultiplexgerät,FotodetektorUndModulator.

Die Grundstruktur eines bidirektionalen Glasfaser-Kommunikationssystems umfasst: elektrischen Sender, optischen Sender, Übertragungsfaser, optischen Empfänger und elektrischen Empfänger.
Das elektrische Hochgeschwindigkeitssignal wird vom elektrischen Sender an den optischen Sender codiert, von elektrooptischen Geräten wie Lasern (LD) in optische Signale umgewandelt und dann in die Übertragungsfaser eingekoppelt.
Nach der Übertragung eines optischen Signals über eine lange Distanz mittels Singlemode-Faser kann ein Erbium-dotierter Faserverstärker zur Verstärkung des optischen Signals und zur Fortsetzung der Übertragung eingesetzt werden. Am optischen Empfangsende wird das optische Signal mittels Photodiode und weiterer Bauelemente in ein elektrisches Signal umgewandelt und anschließend durch elektrische Verarbeitung vom elektrischen Empfänger empfangen. Der Sende- und Empfangsprozess verläuft analog.
Um eine Standardisierung der Geräte in der Verbindung zu erreichen, werden der optische Sender und der optische Empfänger am selben Ort schrittweise in einen optischen Transceiver integriert.
Die HochgeschwindigkeitOptisches Transceiver-ModulEs besteht aus der optischen Empfängerbaugruppe (ROSA) und der optischen Senderbaugruppe (TOSA), die aktive und passive optische Bauelemente, Funktionsschaltungen und fotoelektrische Schnittstellenkomponenten enthalten. ROSA und TOSA sind mit Lasern, Fotodetektoren usw. in Form von optischen Chips ausgestattet.

Angesichts der physikalischen Grenzen und technischen Herausforderungen bei der Entwicklung der Mikroelektronik begann man, Photonen als Informationsträger zu nutzen, um größere Bandbreiten, höhere Geschwindigkeiten, geringeren Stromverbrauch und geringere Verzögerungen in photonischen integrierten Schaltungen (PICs) zu erzielen. Ein wichtiges Ziel photonischer integrierter Schaltungen ist die Integration von Funktionen wie Lichterzeugung, -kopplung, -modulation, -filterung, -übertragung und -detektion. Die anfängliche Triebkraft für photonische integrierte Schaltungen lag in der Datenkommunikation; seither wurden sie in der Mikrowellenphotonik, der Quanteninformationsverarbeitung, der nichtlinearen Optik, der Sensorik, der Lidar-Technologie und anderen Bereichen stark weiterentwickelt.