DWDM

DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing) ist ein Verfahren, bei dem optische Signale mit verschiedenen Wellenlängen durch eine einzelne Glasfaser gleichzeitig versendet werden, um die Daten zu übertragen. Am Ende der Glasfaser werden sie dann wieder entsprechend ihren Wellenlängen aufgeteilt und weiterverarbeitet.

Bei der klassischen elektrischen Datenübertragung kann in einer Leitung nur ein elektrisches Signal übertragen werden. Verwendet man hingegen optische Datenübertragung (Bosonen anstelle von Fermionen), so können mehrere verschiedene optische Signale gleichzeitig in einer einzelnen Glasfaser übertragen werden. Diese Technologie ist als Dense Wavelength Division Multiplexing (DWDM) bekannt. Bei DWDM werden die verschiedenen Informationskanäle in verschiedenen Wellenlängen übertragen und anschließend wieder in die verschiedenen Wellenlängen aufgeteilt. Je mehr Wellenlängen man daher verwendet, desto stärker kann man die Übertragungskapazität steigern.

Die Funktionalität eines solchen optischen Systems wird maßgeblich durch die Multiplexer/Demultiplexer bestimmt, welche für das Zusammenführen der verschiedenen Wellenlängen beziehungsweise für die Aufspaltung des kombinierten Signals in die verschiedenen Wellenlängen benötigt wird. Aufgrund der hohen Geschwindigkeiten muss diese Aufteilung optisch erfolgen und es werden dafür passive, optische Komponenten verwendet, denen meist ein sogenanntes Arrayed Waveguide Grating (AWG) zugrunde liegt – eine wellenleiterbasierte Verallgemeinerung der bekannten Gitterstrukturen.

Beim AWG handelt es sich um eine planare Wellenleiterstruktur, welche üblicherweise von einem Silizium-Wafer ausgeht, auf die meist mittels naßthermischer Oxidation eine Oxidschicht (SiO2) aufgebracht wird. Mittels chemischer Dampfabscheidung (Chemical Vapor Deposition - CVD) wird dann eine aktive Wellenleiterschicht mit höherer Brechzahl darauf abgeschieden, so genannter „Core“. Typischerweise handelt es sich dabei um Germanium dotiertes SiO2. Mittels optischer Lithographie und Trockenätzen wird dann die AWG-Struktur definiert. Zur Passivierung folgt darüber noch mal eine Oxidschicht, die die gleiche niedere Brechzahl hat wie die untere Oxidschicht. Beide Schichten zusammen bilden so genannten „Cladding“.

Um die AWGs zu designen, verwenden wir sowohl kommerzielle Design-Tools als auch selbst entwickelte Tools, um die physikalischen und die geometrischen Parameter des AWGs zu berechnen. Diese Parameter bestimmen dann die Performance des Demultiplexers. Unsere hausinternen Tools erlauben uns auch eine präzise Analyse der Messdaten und eine genauere Klassifizierung der Simulationsergebnisse, indem sie den Intensitätsunterschied der einzelnen Kanäle, das übersprechen benachbarter und nichtbenachbarter Kanäle, das Hintergrundrauschen, die Signalabsorption, polarisationsabhängige Verluste (PDL) und ähnliches analysieren.

Weitere Informationen finden Sie unter: AWG Application Note (pdf)