Grundlagen moderner Netzwerktechnologien im Überblick – Teil 47

Die Bausteine und Komponenten optischer Netze im Überblick

08.10.2009 | Autor / Redakteur: Dr. Franz-Joachim Kauffels / Andreas Donner

Schematischer Aufbau einer Leuchtdiode, LED, einer Halbleiter-Strahlungsquelle für optische Netze; Bild: Dr. Franz-Joachim Kauffels
Schematischer Aufbau einer Leuchtdiode, LED, einer Halbleiter-Strahlungsquelle für optische Netze; Bild: Dr. Franz-Joachim Kauffels

Strahlungsempfänger

In dem an den LWL gekoppelten Empfänger wandeln Photodetektoren die optischen Impulse wieder in elektrische Signale um. Sie nutzen hierbei den inneren photoelektrischen Effekt aus. Eine auf den Detektor treffende Lichtstrahlung bestimmter Wellenlänge erzeugt in den verschieden dotierten Zonen des Halbleiters Ladungsträgerpaare. Hierdurch entstehen in einer vorgespannten Diode Driftströme. Diese Ströme sind bei einfachen Photodioden, z.B. PIN-Dioden (P-type, Intrinsic, N-Type), proportional zur einfallenden Lichtleistung. Ein großer Nachteil dieser recht einfach aufgebauten Photodetektoren ist der geringe Ausgangsstrom der Diode. Dieser muss durch nachgeschaltete, besonders empfindliche (und somit rauschende) Verstärker vervielfacht werden.

Das Problem der geringen Photoströme bei PIN-Dioden kann durch so genannte Lawinen-Photo-Dioden (auch Avalanche-Dioden oder kurz APD genannt) umgangen werden. Dieser Diodentyp wird sehr stark in Sperrrichtung vorgespannt (bis 400 V), sodass sich durch einfallende Photonen gelöste Ladungsträger durch Stoßionisation vervielfachen und auf diese Weise den Photostrom verstärken.

Dadurch hat das zum Verstärker geführte Signal einen wesentlich höheren Abstand zum Verstärkerrauschen. Der Nachteil der APD ist aber (ähnlich wie bei der Laser-Diode) ihre starke Temperaturempfindlichkeit. Durch aufwendige Schaltungen muss diesem Problem Rechnung getragen werden. Die Technik hierzu wird allerdings beherrscht.

Mittlerweile hat es sich als sehr erfolgreich herausgestellt, Strahlungsempfänger genauso aufzubauen wie VCSELs und durch Änderungen der Eigenschaften der Bragg-Reflektoren das Licht „einzufangen“ und in der aktiven Schicht nach außen hin entsprechend auswertbare Rekombinationen zu provozieren.

Weiter mit: Optische Multiplexer

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