Entwurf, Optimierung und Realisierung eines integrierten Richtkopplers auf Diffusionswellenleiterbasis für bidirektionale optische Verbindungen

von Daniel Uebach

163 Seiten, Taschenbuch

Kurzbeschreibung des Verlags

Das stetig anwachsende Datenaufkommen im globalen Internetverkehr stellt moderne Kommunikationssysteme vor enorme Herausforderungen und erfordert einen kontinuierlichen technologischen Fortschritt auf allen Ebenen der Verbindungstechnik. In zukünftigen Board-Level-Anwendungen wird die elektrische Signalübertragung zunehmend an ihre physikalischen Grenzen stoßen, da Phänomene wie Übersprechen, Dämpfung und Dispersion die maximal erzielbaren Übertragungsraten begrenzen. Optische Board-to-Board und Chip-to-Chip-Verbindungen unterliegen diesen Einschränkungen nicht und stellen somit eine vielversprechende alternative Technologie für die Kommunikation auf Leiterplattenebene dar - ein Themenfeld, das zunehmend in den Fokus aktueller Forschung und Entwicklung rückt. Ein erfolgversprechendes Konzept für die Integration optischer Kommunikationstechnologien in elektro-optischen Leiterplatinen ist die glasbasierte integrierte Optik. Dabei werden passive optische Wellenleiter Innerhalb dünner Glasschichten durch einen feldunterstützten Diffusionsprozess gefertigt. Diese Dünnglasschichten werden dann als optische Lage den elektrischen Lagen einer Leiterplatine eingepresst. Um ein vollständig integriertes optisches Kommunikationssystem zu realisieren ist es daher notwendig, verschiedene Wellenleiterkomponenten für den Einsatz in Elektro-optischen Leiterplatinen zu entwickeln. Da insbesondere die Integrationsdichte für Board-Level-Anwendungen eine signifikante Rolle einnimmt, wird in dieser Arbeit der Prototyp eines Richtkopplers vorgestellt, welcher zur Realisierung einer bidirektionalen optischen Verbindung entwickelt wurde. Das Konzept des vorgestellten Richtkopplers basiert auf einer physikalischen Separation beider Übertragungsrichtungen, wodurch der Komponente peripherieseitig jeweils ein Ein- und ein Ausgangszweig zugeordnet werden kann. Die Entwicklung eines Prototyps umfasst zunächst die technologische Realisierung des Fertigungsprozesses sowie die Ermittlung von Abhängigkeiten der Komponenteneigenschaften von relevanten Prozessparametern. Da der feldgestutzte Diffusionsprozess hochgradig multiparametrisch ist, werden die Grundstruktur des Richtkopplers sowie geeignete Parameterkonfigurationen zunächst numerisch durch strahlenoptische Simulationen bestimmt. Die gefertigten Prototypen können werden dann hinsichtlich ihrer Charakteristika messtechnisch beurteilt. Aufgrund der hervorragenden Funktionalität der entwickelten Komponente wird darüber hinaus ein Einsatz in weiteren Anwendungsgebieten mit abweichenden Rahmenbedingungen untersucht und hinsichtlich ihrer Eignung bewertet.

• Reihe: Forschungsberichte des Lehrstuhls für Theoretische Elektrotechnik & Photonik der Universität Siegen
• Themen: Technologie, Ingenieurswissenschaft, Landwirtschaft, Industrieprozesse Elektronik, Nachrichtentechnik Nachrichtententechnik, Telekommunikation Signalverarbeitung
• ISBN: 9783819107764
• Sprache: Deutsch
• Erscheinungsdatum: 27.07.2026
• Größe: 21 x 14.8 cm
• Verlag: Shaker