Optische Transceiver-Kerne für die Umwandlung von elektrischen in optische Signale

Optische Transceiver- und Faserabstimmungslösungen sind entscheidend, um eine optimale Leistung und Zuverlässigkeit in Glasfasernetzen sicherzustellen, da ungeeignete Komponenten zu Signalverlusten, erhöhten Bitfehlerraten (BER) und reduzierten Übertragungsdistanzen führen können. Diese Lösungen beinhalten die Auswahl von Transceivern und Glasfaserkabeln, die hinsichtlich Kerngröße, Modenart (Singlemode vs. Multimode), Wellenlänge und Steckertyp kompatibel sind und auf spezifische Anforderungen abgestimmt werden. Singlemode-Faser (SMF) hat einen kleinen Kern (9 µm) und ist für lange Übertragungsstrecken (bis zu 100 km oder mehr) ausgelegt, wobei Transceiver mit Wellenlängen von 1310 nm, 1550 nm oder 1610 nm verwendet werden. SMF wird mit Transceivern kombiniert, die Laserdioden (z. B. DFB- oder EML-Laser) verwenden und schmale, fokussierte Strahlen aussenden, um Dispersion zu minimieren. Ein 10G-SFP+-Transceiver, der bei 1550 nm arbeitet, ist beispielsweise ideal mit G.652D-SMF für Metro- oder Langstreckennetze kombiniert, da die Dämpfung bei dieser Wellenlänge gering ist. Multimode-Faser (MMF) mit größeren Kernen (50 µm oder 62,5 µm) wird für kurze Distanzen (bis zu 550 m) eingesetzt und mit Transceivern kombiniert, die VCSEL- oder LED-Lichtquellen bei 850 nm oder 1300 nm verwenden. OM3- und OM4-MMF, die für 850 nm optimiert sind, werden mit 10G-, 40G- oder 100G-Transceivern (z. B. QSFP28) für Verbindungen in Rechenzentren kombiniert, da das Produkt aus Bandbreite und Distanz eine Hochgeschwindigkeitsübertragung über kurze Strecken ermöglicht. Die Stecker-Kompatibilität ist ein weiterer wichtiger Aspekt. Transceiver mit LC-Steckern werden üblicherweise mit LC-terminierten Fasern kombiniert, um eine geringe Einfügedämpfung sicherzustellen, während SC- oder ST-Stecker in bestimmten industriellen oder älteren Systemen verwendet werden können. Winkelgeschliffene Stecker (APC) sind für SMF-Verbindungen mit Wellenlängen, die empfindlich auf Rückreflexion reagieren (z. B. 1550 nm), vorzuziehen, da sie im Vergleich zu Ultra-Physical-Contact-(UPC-)Steckern die Rückflussdämpfung reduzieren. Die Abstimmung der Wellenlänge ist entscheidend, um eine übermäßige Dämpfung zu vermeiden. Transceiver mit 850 nm sollten beispielsweise nicht mit SMF verwendet werden, da MMF für diese Wellenlänge optimiert ist, und umgekehrt. WDM-Transceiver (Wellenlängenmultiplexing) benötigen eine präzise Abstimmung mit Fasern, die das spezifische Wellenlängenraster unterstützen (z. B. ITU-T G.694.1 für den C-Band-Bereich), um sicherzustellen, dass die Kanäle sich gegenseitig nicht stören. Die Leistungsbudget-Analyse ist ein Bestandteil der Abstimmungslösungen. Dabei wird die gesamte zulässige Dämpfung (Ausgangsleistung des Transceivers abzüglich Empfindlichkeit des Empfängers) berechnet und sichergestellt, dass die Faserdämpfung, Stecker- und Spleißverluste dieses Budget nicht überschreiten. Ein 40G-QSFP+-Transceiver mit einem Leistungsbudget von 10 dB sollte beispielsweise mit Faserstrecken kombiniert werden, deren Gesamtverlust ≤10 dB beträgt, unter Berücksichtigung von Kabellänge und Anzahl der Stecker. Auch Umweltfaktoren beeinflussen die Abstimmung. Industrielle Transceiver, die für den Temperaturbereich von −40 °C bis 85 °C ausgelegt sind, werden mit robusten Glasfaserkabeln (z. B. gepanzert) für den Außenbereich oder raue Umgebungen kombiniert, während Transceiver für Rechenzentren (0 °C bis 70 °C) Standard-MMF oder SMF verwenden. Eine ordnungsgemäße Dokumentation und Tests (z. B. mit einem OTDR oder Leistungsmesser) stellen sicher, dass die Transceiver-Faser-Abstimmung den Spezifikationen entspricht, die Netzwerkleistung gewährleistet ist und die Fehlersuche beschleunigt wird.