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Glasfasersender

Glasfasersender

Damit Daten über ein Glasfaserkabel übertragen werden können, ist eine Lichtquelle oder ein optischer Sender erforderlich. Dieser Glasfasersender ist eines der Schlüsselelemente eines jeden Glasfaserkommunikationssystems, und die Wahl des richtigen hängt von der jeweiligen Anwendung ab, die vorgesehen ist.

Auswahl an Glasfasersendern

Jeder Glasfasersender hat verschiedene Aspekte. Für jede Anwendung müssen die verschiedenen Spezifikationen überprüft werden, um sicherzustellen, dass der jeweilige Glasfasersender die Anforderungen erfüllt.

Einer der Hauptaspekte eines jeden Glasfasersenders ist seine Leistung. Es ist offensichtlich, dass der Glasfasersender eine ausreichend hohe Lichtleistung aufweisen sollte, damit das Licht entlang des Glasfaserkabels zum anderen Ende übertragen werden kann. Einige Glasfaserkabellängen sind oft nur wenige Meter oder zehn Meter lang, während andere sich über viele Kilometer erstrecken können. Bei den langen Längen ist die Leistung des Glasfasersenders von großer Bedeutung.

Die Art des erzeugten Lichts ist ebenfalls wichtig. Licht kann in zwei Kategorien unterteilt werden, nämlich kohärentes und inkohärentes Licht. Im Wesentlichen hat kohärentes Licht eine einzige Frequenz, während inkohärentes Licht eine große Vielzahl von Lichtpaketen enthält, die alle unterschiedliche Frequenzen enthalten, d. H. Es ist keine einzelne Frequenz vorhanden. Während einige Emitter eine einzige Farbe zu emittieren scheinen, können sie dennoch inkohärent sein, da die Lichtleistung um eine bestimmte Frequenz oder Wellenlänge zentriert ist.

Die Frequenz oder Wellenlänge des Lichts kann ebenfalls wichtig sein. Oft arbeiten Glasfasersysteme um eine bestimmte Wellenlänge. Typischerweise ist die Wellenlänge des Betriebs angegeben.

Es ist auch notwendig, die Rate zu berücksichtigen, mit der der Sender moduliert werden kann, da dies die Datenrate für die Gesamtübertragung beeinflusst. In einigen Fällen müssen Systeme mit niedriger Rate möglicherweise nur Daten mit einer Rate von wenigen Mbit / s übertragen, während Haupttelekommunikationsverbindungen Daten mit vielen Gbit / s übertragen müssen.

Arten von Glasfasersendern

Es gibt zwei Haupttypen von Glasfasersendern, die heute verwendet werden. Beide basieren auf der Halbleitertechnologie:

  • Leuchtdioden (LEDs)
  • Laserdioden

Optische Halbleitersender haben viele Vorteile. Sie sind klein, bequem und zuverlässig. Die zwei verschiedenen Arten von Glasfasersendern haben jedoch sehr unterschiedliche Eigenschaften und werden tendenziell in sehr unterschiedlichen Anwendungen verwendet.

LED-Sender Diese Glasfasersender sind billig und zuverlässig. Sie emittieren nur inkohärentes Licht mit einem relativ breiten Spektrum, da das Licht durch ein als spontane Emission bekanntes Verfahren erzeugt wird. Eine typische LED, die für die optische Kommunikation verwendet wird, kann eine Lichtleistung im Bereich von 30 bis 60 nm haben. In Anbetracht dessen unterliegt das Signal einer chromatischen Dispersion, und dies begrenzt die Entfernungen, über die Daten übertragen werden können

Es zeigt sich auch, dass das für eine LED emittierte Licht nicht besonders gerichtet ist und dies bedeutet, dass es nur möglich ist, sie an Multimode-Fasern zu koppeln, und selbst dann ist der Gesamtwirkungsgrad gering, da nicht das gesamte Licht in die Glasfaser eingekoppelt werden kann Kabel.

LEDs haben als Glasfasersender erhebliche Vorteile in Bezug auf Kosten, Lebensdauer und Verfügbarkeit. Sie sind weit verbreitet und die Technologie zu ihrer Herstellung ist unkompliziert und daher sind die Kosten niedrig.

Laserdiodensender Diese Glasfasersender sind teurer und werden in der Regel für Telekommunikationsverbindungen verwendet, bei denen die Kostenempfindlichkeit bei weitem nicht so hoch ist.

Die Leistung einer Laserdiode ist im Allgemeinen höher als die einer LED, obwohl die Leistung von LEDs zunimmt. Oft kann die Lichtleistung einer Laserdiode im Bereich von 100 mW liegen. Die Lichterzeugung entsteht durch eine sogenannte stimulierte Emission, die kohärentes Licht erzeugt. Darüber hinaus ist der Ausgang gerichteter als der einer LED und dies ermöglicht eine viel höhere Kopplungseffizienz in das Glasfaserkabel. Dies ermöglicht auch die Verwendung einer Einmodenfaser, wodurch viel größere Übertragungsentfernungen erreicht werden können. Ein weiterer Vorteil der Verwendung eines Lasers besteht darin, dass sie eine kohärente Lichtleistung haben und dies bedeutet, dass das Licht nominal auf einer einzelnen Frequenz liegt und die Modendispersion erheblich geringer ist.

Ein weiterer Vorteil von Lasern besteht darin, dass sie mit hohen Datenraten direkt moduliert werden können. Obwohl LEDs direkt moduliert werden können, gibt es eine Untergrenze für die Modulationsrate. Einer der Nachteile einer Laserdiodenfaseroptik

Trotzdem weisen Laserdioden-Glasfasersender einige Nachteile auf. Sie sind viel teurer als LEDs. Darüber hinaus sind sie sehr temperaturempfindlich und müssen in einer stabilen Umgebung sein, um die optimale Leistung zu erzielen. Sie bieten auch nicht die gleiche Lebensdauer wie LEDs, obwohl so viel Forschung in der Laserdiodentechnologie betrieben wurde, ist dies viel weniger ein Problem als zuvor.

Zusammenfassung der Glasfasersender

Aufgrund der unterschiedlichen Eigenschaften, die LEDs und Laserdioden-Glasfasersender besitzen, werden sie in unterschiedlichen Anwendungen eingesetzt. In der folgenden Tabelle sind einige der Hauptmerkmale der beiden Geräte zusammengefasst.


CharakteristischLEDLaser
Diode
KostenNiedrigHoch
DatenrateNiedrigHoch
EntfernungKurzLange
FasertypMultimode-FaserMultimode- und Single-Mode-Faser
LebenszeitHochNiedrig
TemperaturempfindlichkeitGeringerVon Bedeutung

LEDs werden in der Regel für kostenempfindlichere Anwendungen verwendet, bei denen niedrigere Datenraten und kürzere Entfernungen erforderlich sind. Lokale Netzwerke mit Geschwindigkeiten von maximal 100 Mbit / s und Entfernungen von bis zu einem Kilometer bilden die Obergrenze. Fernfunktelekommunikations-Glasfaserverbindungen mit Gbit / s-Datenraten erfordern die Verwendung der teureren Laserdioden-Glasfasersender.

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