Möllers, Ingo:

Ein reflektiver elektrooptischer Transceiver für die optische HF-Übertragungstechnik mit Multimodenfasern

Duisburg, Essen (2012), XVI, 110 S.
Dissertation / Fach: Elektrotechnik
Fakultät für Ingenieurwissenschaften » Elektrotechnik und Informationstechnik
Duisburg, Essen, Univ., Diss., 2012
Abstract:
Künftige hoch entwickelte Kommunikationssysteme sollen nicht nur zuverlässig hohe Datenraten transportieren können. Der zunehmende Bedarf an „überall und zu jeder Zeit“ verfügbaren Datenverbindungen in flexiblen Kommunikationssystemen, mit denen zudem verschiedenste Daten und Services transportiert werden sollen, können durch eine Konvergenz von kabelgebundenen und funkbasierten Systemen gerade in Zugangsnetzen und lokalen Netzwerken befriedigt werden. Aufgrund von geringen Stück- und Installationskosten sowie hohen Bandbreiten ist besonders die Multimodenfaser (MMF) ein viel versprechendes Medium zur Übertragung von Funksignalen speziell in Kurzstrecken-Faser-Funk-Netzwerken. Dabei können neue multifunktionale optoelektronische Bauteile für Systeme mit MMF die Flexibilität und die Konvergenz dieser Netzwerke erhöhen und verbessern. In dieser Dissertation wird ein neuartiger reflektiver elektrooptischer Transceiver (REOT) für die optische Übertragungstechnik mit MMF mit dem Ziel entwickelt, als bidirektionale Komponente schnelle elektro-optische Schnittstellen in MMF-Funk-Basisstationen zu ermöglichen. Als Integration eines wellenlängenselektiven und gezielt transparenten, reflektiven Modulators als Sender (Transmitter) und einer Photodiode als Empfänger (Receiver) wird ein Transceiver realisiert, der im Wellenlängenmultiplex eine zeitgleiche bidirektionale (voll-duplex) Übertragung über nur eine MMF ermöglicht. Der vertikale Aufbau des Transceivers kombiniert die Vorteile einer einfachen Faser-Chip-Kopplung mit einer kostengünstigen Herstellung. Das Design basiert auf Simulationen zum elektro-optischen Verhalten der Schichtstruktur. Der Herstellungsprozess mit photolithographischer Strukturierung und Kontaktierung wird detailliert beschrieben. Der Transceivers wird auf Bauteilebene über die statischen und dynamischen elektrischen und elektro-optischen Eigenschaften sowie in analogen optischen Links mit MMF anhand der Übertragungsfähigkeit des Systems charakterisiert. Auf Grundlage dieser Analysen wird nachgewiesen, dass mit dem Transceiver eine Übertragung standardisierter Funksignale für Zugangsnetze und lokale Netzwerke in Faser-Funk-Systemen mit MMF aus Glas und Polymer unterschiedlicher Längen übertragen werden können. Zudem wird erfolgreich gezeigt, dass auch im passiven Betriebsmodus, d.h. in einem Arbeitspunkt des Elektroabsoptionsmodulators von 0V, viele dieser standardisierten Funksignale mit einem optischen MMF-Übertragungssystem mit REOT optisch übertragen werden können. Darüber hinaus wird die Funktionsweise als Voll-duplex-Transceiver demonstriert. Vorausblickend wird ein Einbau des REOTs in eine LTCC-basierte Basisstation konzipiert.