Zusammenfassung
Für Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt wurde eine optische Backplane, basierend auf Multimode-Polymerwellenleitern, entwickelt. Über die ursprünglich geplanten Anwendungen hinaus ergeben sich auch Einsatzmöglichkeiten im Bereich der Telekommunikation. Die Modendispersion der Multimodewellenleiter kann für Übertragungslängen bis zu 1 m und Datenraten bis zu 10 Gbit/s vernachlässigt werden. Die Wellenleiter können mit einem sequenziellen Verfahren (Direktschreiben) auf großen Substraten (Aluminiumblechen, FR4 und andere) hergestellt werden. Verzweiger und Koppler lassen sich mit dem selben Verfahren herstellen. Die Wellenleiter haben eine geringe Dämpfung (0,04 dB/cm bei 850 nm) und hohe Temperaturstabilität (>250 °C). Als Sendeelemente werden Laserdioden mit Vertikalresonatoren (VCL, VCSEL) mit einer Wellenlänge von 850 nm verwendet. Die Wellenleiterquerschnitte liegen etwa im Bereich von 250μm×250μm bis 100μm×100μm. Datenraten bis zu 10 Gbit/s wurden erfolgreich bei einer Wellenleiterlänge von über 100 cm getestet. Für den Übergang zwischen Leiterkarten und Backplane wird eine Freiraumübertragung mit aufgeweitetem Strahl verwendet, wodurch große Justagetoleranzen erreicht werden. Der gesamte Verlust zwischen Sender und Empfänger liegt typischerweise zwischen 2 bis 8 dB, abhängig von der Wellenleiterlänge, Krümmungsradien und Zahl der Wellenleiterkreuzungen.
Summary
An optical backplane which uses multimode polymer waveguides was originally developed for avionic applications but can be used in telecom switching systems as well. For transmission distances in the range of 1 m and data rates of 10 Gbit/s, the modal dispersion of multimode waveguides can be neglected. The waveguides are fabricated on large substrates (aluminium, FR4 and others) by a direct writing technique. Splitters and couplers can be fabricated with the same technique. The waveguides have a low loss (0.04 dB/cm at 850 nm) and high temperature stability (>250 °C) and are used with 850 nm vertical cavity lasers. The waveguide cross section can be chosen between approx. 250μm×250μm and 100μm×100μm. We have successfully transmitted up to 10 Gbit/s over multimode polymer waveguides with lengthes >100 cm. A free space, expanded beam coupling is used for the board-backplane transition, resulting in high alignment tolerances. The overall insertion loss for a backplane connection is typically between 2 and 8 dB, depending on waveguide length, radius of curvature and number of waveguide crossings.
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