Grundlagen moderner Netzwerktechnologien im Überblick – Teil 42

Wichtige Komponenten optischer Netze – Von der Faser zum DWDM-System

22.09.2009 | Autor / Redakteur: Dr. Franz-Joachim Kauffels / Andreas Donner

Die optische Datenübertragung im Detail; Bild: Dr. Franz-Joachim Kauffels
Die optische Datenübertragung im Detail; Bild: Dr. Franz-Joachim Kauffels

Schmalband-Laser und VCSELs

Ohne eine schmale, stabile und kohärente Lichtquelle wären die ganzen anderen Komponenten in einem optischen Netz nutzlos. Laser mit schmalen Bandbreiten liefern die monochromatische Lichtquelle mit schmalem Wellenlängenbereich, die in einem optischen Netz einen Kanal repräsentiert.

Man unterscheidet zwischen Lasern, die extern moduliert werden und so genannten integrierten Laser-Technologien. Je nachdem, was man benutzt, kann der Präzisions-Laser Bestandteil des DWDM-Systems oder in ein SONET Netzwerk-Element eingebettet sein. In letztem Fall heißt dies eingebettetes System.

Wenn der Präzisions-Laser in einem Modul namens Transponder Teil des WDM-Equipments ist, wird dies als offenes System bezeichnet, weil jeder Billig-Laser-Transmitter auf dem SONET-Netzwerk als Input benutzt werden kann.

Weitere Verbesserungen hinsichtlich wesentlich engerer Packungsdichten und erweiterter Verwendungsmöglichkeiten ergeben sich durch die integrierte optische Technologie, die vor allem die so genannte Vertikalemitter-Laserdioden hervorgebracht hat. Mit solchen VCSELs kann man z.B. sehr preiswerte Übertragungssysteme aufbauen, wie sie im LAN- und MAN-Bereich benötigt werden.

Ein 10 Gigabit Ethernet Adapter mit VCSELs kann so für weit unter 500 US$ gebaut werden, die Leistungsgrenze liegt momentan bei der Übertragung von ca. 40 Gigabit/s. auf einer Distanz von 310 m über preiswerte Multimodefasern. Derartige Systeme werden Verkabelung und Backbones interner Netze vollständig revolutionieren.

Fiber Bragg Gitter

Kommerziell verfügbare Fiber Bragg Gitter sind ganz wichtige Komponenten für WDM und optische Netze.

Ein Fiber Bragg Gitter ist eine kleine Fasersektion, die so modifiziert wurde, dass sie periodische Änderungen des Brechungsindexes der Faser hervorruft. In Abhängigkeit vom Abstand zwischen diesen Änderungen wird eine bestimmte Lichtfrequenz – mit der so genannten Bragg-Resonanz-Wellenlänge – zurückreflektiert, während alle anderen Wellenlängen durchgelassen werden. Diese wellenlängenspezifischen Eigenschaften des Gitters machen Fiber Bragg Gitter nützlich für den Aufbau von Ein- und Auskoppelstellen bzw. Multiplexern.

Bragg Gitter kann man aber auch für die Kompensation der Modendispersion und die allgemeine Signalfilterung benutzen. Mittlerweile gibt es auch integrierte Bragg Gitter, die unmittelbar mit anderen integrierten optischen Strukturen zusammenarbeiten.

Dünnfilmsubstrate

Wenn man ein dünnes Glas oder ein Polymer-Substrat mit einem dünnen Interferenzfilm dielektrischen Materials einhüllt, kann das Substrat dazu gebracht werden, nur eine spezifische Wellenlänge durchzulassen und alle anderen zu reflektieren.

Durch die Integration verschiedener derartiger Komponenten kann man viele optische Elemente kreieren, wie z.B. Multiplexer, Demultiplexer und Einrichtungen zur Ein- und Auskopplung von Signalen.

Über den Autor

Dr. Franz-Joachim Kauffels ist seit über 25 Jahren als unabhängiger Unternehmensberater, Autor und Referent im Bereich Netzwerke selbständig tätig. Mit über 15 Fachbüchern in ca. 60 Auflagen und Ausgaben, über 1.200 Fachartikeln sowie unzähligen Vorträgen ist er ein fester und oftmals unbequemer Bestandteil der deutschsprachigen Netzwerkszene, immer auf der Suche nach dem größten Nutzen neuer Technologien für die Anwender. Sein besonderes Augenmerk galt immer der soliden Grundlagenausbildung.

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