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Anforderungen und Probleme für optische Nachrichtentechnik
••Optische NetzeOptische Netze••Optische FasernOptische Fasern••Konzepte zur Erhöhung der BandbreiteKonzepte zur Erhöhung der Bandbreite••VerstärkerVerstärker••Chromatische DispersionChromatische Dispersion••PolarisationsmodendispersionPolarisationsmodendispersion••SignalregenerationSignalregeneration••FilterFilter
IX.1 Aufbau eines DWDMIX.1 Aufbau eines DWDM--SystemsSystems
Dense wavelength division multiplexing
Abb.IX.1: Komponenten eines DWDM-Systems
IX.2 Moderne optische FasernIX.2 Moderne optische Fasern
IX.2IX.2 PropagationPropagation in der Faserin der Faser
2 22core cladding
dV n nπλ
= −
Abb.IX.4: Propagation in einer Faser (Strahlenoptik)
Anzahl der geführten Moden:
IX.2IX.2 PropagationPropagation in der Faserin der Faser
Transversale Moden
Abb.IX.5: Propagation in einer Faser (Moden)
IX.2 FaserprofileIX.2 Faserprofile
In Fasern mit unterschiedlich radialem Brechzahlverlauf kann die Dispersion maßgeschneidert werden.
Abb.IX.6: Zusammenhang Dispersion und Faserprofil
IX.2 Herstellung von GlasfasernIX.2 Herstellung von Glasfasern
Preform machen: CVD-Prozess
Abb.IX.7: Herstellung der Preform
IX.2 Struktur von amorphem Quarzglas IX.2 Struktur von amorphem Quarzglas
kristallin
Abb.IX.8: Kristallstruktur von SiO2
IX.2 Herstellung von GlasfasernIX.2 Herstellung von Glasfasern
Ziehen und beschichten
•Billige Technologie für dünne Strukturen (single-mode)•Rauheiten und Inhomogenitäten werden geglättet, Verluste minimiert
Abb.IX.9: Ziehen von Glasfasern
IX.2 Aufbau einer GlasfaserIX.2 Aufbau einer Glasfaser
9µm
Typischer Verlust: 0,2 dB/km0,2 100/10
0/ 10 0,01T I I −= = =i
Abb.IX.10: Aufbau einer Glasfaser
Nach 100km:
IX.2 Neue GlasfasernIX.2 Neue Glasfasern
Abb.IX.11: „Holey-Fiber“
Geringere Verluste mit photonischenKristall-Fasern?
IX.3 Erhöhung der BandbreiteIX.3 Erhöhung der Bandbreite
need for morebandwidth?
want to pay formore bandwidth?
Higher frequencies More λPolarization mux New fibers
CD PMD
>10GHz
Cost-effectiveelectronics
λ channels λ range
Cost-effectivefilters
AWGs
Amp
Yes, 55%-85% increase until 2005No, thanks (in 2002)
Egal, welchen Weg man einschlagen möchte zur Erhöhung der Bandbreite, man braucht neue bzw. verbesserte optoelektronische Komponenten
Abb.IX.12: Wege zur Erhöhung der Bandbreite
IX.3 Wahl der IX.3 Wahl der MuxMux--Technik hängt vom Umfeld ab Technik hängt vom Umfeld ab
splitter, λ-muxor fiber switch
DWDM
multiple fiberand / or WDM
λ or fiber
Metro Core:DWDM
Metro Accessfeeder:fiber /
C(D)WDMMetro Access
drop:fiber /
C(D)WDM
Mux technology:
Abb.IX.13: Netzwerk-Klassen
IX.3 Bisherige Rekorde IX.3 Bisherige Rekorde
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
Cap
acity
(Tb/
s)
Link Length (x1000 km)
Ultra-long haulterrestrialsystems
Ultra-highcapacity
terrestrialsystems
Regeneratedsystems
Ultra-long haulterrestrialsystems
Ultra-highcapacityterrestrialsystems
Ultra-long haulsubmarine systems
40G, NEC
Competitors
40G, Tycom
40G, Lucent
40G, Lucent
40G, Mintera10G, Alcatel
40G, Alcatel
40G, Alcatel40G, Alcatel
10G, Alcatel
40G, Alcatel
Alcatel
Former ULH
Alcatel, submitted
Status OFC’02 PDP
Je höher die Bandbreite, desto schwieriger die Übertragung über lange Strecken.10Tbit/s entspricht etwa dem gesamten Traffic(Internet und Telefon) Deutschlands über eine einzige Faser!
Abb.IX.27: Pulsüberlapp bei chromatischer Dispersion
Höhere Modulationsfrequenzen führen zuHöhere Modulationsfrequenzen führen zugeringerem Pulsabstandgeringerem PulsabstandMehr Dispersion wegen größerer spektraler Mehr Dispersion wegen größerer spektraler Breite eines PulsesBreite eines Pulses