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Optische Datenübertragung

Die ständig steigende Nachfrage nach höheren Datenübertragungsraten bei geringeren Kosten und niedrigerem Stromverbrauch erfordert modernste Datenkommunikationsmethoden. Dabei führt kein Weg an optischen Verbindungen vorbei. Diese höchst zuverlässige Glasfaser-Technologie ermöglicht einer Datenübertragung im GHz-Bereich über große Entfernungen und ohne Übersprechen.

Die Nutzung der optischen Datenübertragung hat sich exponentiell vergrößert und war ein entscheidender Treiber in der Weiterentwicklung von Internet, Netzwerksystemen, Kabelfernsehen und Telekommunikation. Multi-Mode-VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Lasers) spielen für viele Anwendungen eine wichtige Rolle, die Entfernungen von bis zu 300 Metern erfordern. Dies liegt daran, dass sie handfeste Vorteile bieten, wie einen niedrigen Bias-Strom und eine hohe Ausbeute, was den Stromverbrauch und die Kosten senkt. TRUMPF ist der optimale Lieferant für eine langfristige Geschäftsbeziehung und stellt VCSEL- und Photodiodenlösungen bereit.

Was ist optische Datenübertragung?

In der modernen optischen Übertragungstechnik wird ein kodiertes optisches Signal mit einer Lichtquelle wie einem VCSEL gesendet und am anderen Ende mit einem Photodetektor empfangen, wo es für die Informationsübertragung dekodiert wird. Glasfaserkabel stellen hierbei das gängigste Mittel dar, um eine Verbindung für die optische Signalübertragung herzustellen.

Wie funktioniert die optische Datenübertragung?

Eine Glasfaserkommunikationsverbindung besteht aus einem Transceiver an jedem Ende eines Glasfaserkabels mit einer bestimmten Länge. Der Senderteil des Transceivers kodiert und sendet das Lichtsignal durch das Glasfaserkabel, während der Empfängerteil des Transceivers das Lichtsignal empfängt und in ein elektrisches Signal dekodiert.

Für niedrigere Datenraten wird das optische Signal als NRZ-Signal moduliert. Für höhere Datenraten, typischerweise über 25 Gbit/s, wird PAM4-Modulation verwendet. Die Leistungen der gesamten Verbindung und ihrer einzelnen Komponenten werden anhand verschiedener Parameter wie dem optischen Auge, der Bitfehlerrate (BER) sowie der Leistung bei kleinen und großen Signalen bewertet. Auch die Verlustleistung ist ein wichtiger Leistungsparameter. Außerdem müssen die optischen Kommunikationskomponenten bestimmten Standards genügen.

Wie VCSEL und Photodioden in der optischen Übertragungstechnik über Glasfaser eingesetzt werden

Transceiver

Ein optischer Transceiver ist ein Gerät mit der doppelten Funktion zum Senden und Empfangen eines optischen Signals und zum Umwandeln von einem elektrischen Signal und in ein solches. Das Herzstück des Übertragungsteils ist der VCSEL, in dem ein elektrisches Signal in ein optisches Signal umgewandelt wird, bevor es durch eine Glasfaser übertragen wird. Auf der Empfangsseite erfolgt der umgekehrte Vorgang mithilfe einer Photodiode. Die Transceiver werden in der Regel in einen Switch, einen Router oder NIC-Kartenmodule eingesteckt und sind somit Teil eines größeren Systems.

AOC

Ein aktives optisches Kabel (AOC) besteht aus einer optischen Faser einer bestimmten Länge, an deren Enden jeweils ein Transceiver angebracht ist. Diese Verbindung ist bereits für die entsprechende Länge optimiert. Dies erleichtert die Arbeit des Nutzers, da er nach dem Einstecken keine weitere Optimierung vornehmen muss.

Consumer-Kabel

Consumer-Kabel und E/A-Anschlüsse sind für den Anschluss von Verbraucherprodukten wie Fernsehern und Desktop-Computern zur Datenübertragung über Glasfaserkabel vorgesehen. Je nach Endanwendung werden VCSEL und Photodioden bei der Entwicklung von HDMI-, Thunderbolt-, USB- oder Micro-USB-Kabeln eingesetzt.

Was sind die Anwendungen und Vorteile der Glasfaserkommunikation?

Telekommunikation über Glasfaser ermöglicht eine sichere, hochwertige und kostengünstige Übertragung großer Datenmengen über kurze und lange Strecken. In Rechenzentren werden Glasfaserkabel für die Datenübertragung zwischen Speichern, Servern, Switches und Routern eingesetzt. Darüber hinaus treiben Laser und Photodioden das explosionsartige Wachstum von Enduser-Anwendungen wie Breitband-Internet, HD-Kabelfernsehen, Video-Streaming-Diensten, Live-Videokonferenzen, Telemedizin und Fernarbeit voran.

VCSEL und Photodioden von TRUMPF für die optische Kommunikation

Moderne Datenkommunikationsanwendungen erfordern optische Komponenten auf dem neuesten Stand der Technik

TRUMPF Photonic Components ist ein renommierter Anbieter von VCSEL und Photodioden für die optische Datenkommunikation über Glasfaserkabel. TRUMPF hat bereits mehr als 2 Milliarden optische Geräte in den Bereichen Datenkommunikation, Sensorik und industrielle Heizsysteme ausgeliefert. Wir verfügen über das technische Fachwissen und die Fertigungsexpertise, um nicht nur qualitativ hochwertige Produkte zu liefern, sondern auch unsere Kunden bei der Anwendung zu unterstützen.

Maßgeschneiderte Produkte

Neben Standardlösungen können auch kundenspezifische Lösungen entwickelt werden, z. B. in Bezug auf Array-Format, Chip-Layout, Emissionswellenlänge, Lötkontakte oder Bodenemission.

Produkte, die die Industriestandards übertreffen

Unsere VCSEL- und Photodiodenlösungen entsprechen den einschlägigen Industriestandards wie beispielsweise IEEE. Die Komponenten garantieren eine hervorragende Leistung und Zuverlässigkeit.

Hohe Zuverlässigkeit

Unsere Komponenten werden getestet, um eine hervorragende Zuverlässigkeit zu gewährleisten. Anwendungstests bestätigen eine lange Lebensdauer der VCSEL und Photodioden unter extremen Bedingungen.

Unser Applikationsingenieur Jeroen Dragt stellt eine Anwendung mit 56G VSCEL und Photodiode von TRUMPF vor.

Das Augendiagramm zeigt die hohe Qualität der Datenübertragung eines VCSEL von TRUMPF, der mit einer Datenrate von 25 Gbit/s bei 90 °C arbeitet.

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