Von Heinz Schmitz
Linear Optical Amplifier (LOA) ist die nüchterne technische Bezeichnung eines zuckerwürfelgroßen Bauteils, dass die Wissenschaftler um die Erfinder Sol DiJaili und Jeff Walker jetzt vorgestellt haben. Es soll die Architektur optischer Netze revolutionieren. Im Herzstück, einem winzigen Block Indiumphosphat wird das Lichtsignal, das die Daten in der Glasfaser transportiert, von Störungen befreit und so verstärkt, dass es sauber weitergeleitet werden kann. Eine elektrische Spannung setzt im Indiumphospat Elektronen frei, die proportional zum einfallenden Licht, Photonen freisetzen. Dazu Jim Witham, Vize Präsident der Genoa Corp., die diese Chips entwickelt:
Die Verstärkung wird erreicht, in dem man eine Speisespannung zuführt. Unter dieser Spannung wird das Substrat transparent und der Photonenstrom wird verstärkt. Wir wandeln also elektrische Energie in optische Energie.
Ein zusätzlicher senkrechter Laserstrahl, der von einer integrierten Laserdiode erzeugt wird, sorgt für eine Normalisierung des Datensignals. Um Glasfasern möglichst effektiv zu nutzen, werden mehrer Signale durch Laser verschiedener Wellenlängen in Licht umgesetzt. Diese werden zusammengemischt und über den optischen Leiter geschickt. Dieses Verfahren wird Dense Wavelength Division Multiplexing genannt. Die Normalisierung des Signals im LOA verhindert eine Übersprechen zwischen den einzelnen Teilsignalen und eliminiert damit Störung zwischen den einzelnen Signalen. Die heute üblicherweise eingesetzten Signalverstärker genannt EDAFs arbeiten nach einem ähnlichen Prinzip wie die LOA’s, nutzen aber eine aufwendige Technik mit einem so genannten Pumplaser, der durch elektronische Bauelemente gesteuert wird. Diese Verstärker schlagen mit mehreren tausend Euro zu Buche und treiben die Kosten für Glasfaseranschlüsse in Regionen, die nur für Großanwender wirklich akzeptabel sind. Die konventionellen optischen Verstärker haben aber, nach Ansicht der Genoa Entwickler ihr Einsatzgebiet in den Netzen, bei denen es gilt, große Distanzen von mehren hundert Kilometern zu überwinden, da sie über eine extrem hohe Verstärkungsleistung Verfügung. In Stadtnetzen oder in bei Hausanschlüssen aber ist der Kostengesichtspunkt wichtiger. Hier sieht Jim Witham die Einsatzgebiete ihrer LOAs:
Traditionelle Verstärker sind groß und teuer. Um die Kosten zu minimieren versucht man deswegen, die Distanz dazwischen so groß wie möglich zu halten. Aber mit den LOAs, die klein und billig sind, kann man ein verteiltes Verstärkermodel realisieren. Man nimmt eine große Anzahl kleiner Verstärker und führt diese zusammen. Für das Netzwerk bedeutet das ein besseres Signal/Rausch Verhältnis und eine bessere System Performance. Der LOA gibt den Entwicklern neue Freiheiten. Am Ende wird in jeder Verzweigung oder Knotenpunkt ein Verstärker eingebaut sein.
Die Entwickler vergleichen ihr LOA Konzept sogar mit dem Schritt, den die Elektronik in den 50-er Jahren, von der Röhre zum Transistor machte, der die Basis aller modernen Chips bildet. Eine weitere Integration optischer Chips erwartet auch Jim Whitham
Optische IC’s wird es definitiv geben und die LOA’s werden ein wichtiger Bestandteil davon sein. Wie bei den Transistoren fangen wir gerade damit an, einige Elemente auf einem Chip zu vereinen und entwickeln von da aus weiter. Allerdings keiner weiß, wie viele Elemente es am Ende sein könnten. Aber mehrere Chips auf einem Chip zu vereinen, ist wirtschaftlich sinnvoll.
Die Basis für diese neuen optischen Verstärker legten Sol DiJaili und Jeff Walker Mitte der 90-er Jahre im berühmten Lawrence Livermore National Laboratory, wo sie Grundlagenforschung betrieben. 1998 dann gründeten sie zusammen mit einer Gruppe Spezialisten die Genoa Corp. die heute über ca. 100 Mitarbeiter verfügt. Die ersten Chips werden jetzt an Entwicklungspartner geliefert und die Kalifornier erwarten in Kürze die ersten Installationen.
Linear Optical Amplifier (LOA) ist die nüchterne technische Bezeichnung eines zuckerwürfelgroßen Bauteils, dass die Wissenschaftler um die Erfinder Sol DiJaili und Jeff Walker jetzt vorgestellt haben. Es soll die Architektur optischer Netze revolutionieren. Im Herzstück, einem winzigen Block Indiumphosphat wird das Lichtsignal, das die Daten in der Glasfaser transportiert, von Störungen befreit und so verstärkt, dass es sauber weitergeleitet werden kann. Eine elektrische Spannung setzt im Indiumphospat Elektronen frei, die proportional zum einfallenden Licht, Photonen freisetzen. Dazu Jim Witham, Vize Präsident der Genoa Corp., die diese Chips entwickelt:
Die Verstärkung wird erreicht, in dem man eine Speisespannung zuführt. Unter dieser Spannung wird das Substrat transparent und der Photonenstrom wird verstärkt. Wir wandeln also elektrische Energie in optische Energie.
Ein zusätzlicher senkrechter Laserstrahl, der von einer integrierten Laserdiode erzeugt wird, sorgt für eine Normalisierung des Datensignals. Um Glasfasern möglichst effektiv zu nutzen, werden mehrer Signale durch Laser verschiedener Wellenlängen in Licht umgesetzt. Diese werden zusammengemischt und über den optischen Leiter geschickt. Dieses Verfahren wird Dense Wavelength Division Multiplexing genannt. Die Normalisierung des Signals im LOA verhindert eine Übersprechen zwischen den einzelnen Teilsignalen und eliminiert damit Störung zwischen den einzelnen Signalen. Die heute üblicherweise eingesetzten Signalverstärker genannt EDAFs arbeiten nach einem ähnlichen Prinzip wie die LOA’s, nutzen aber eine aufwendige Technik mit einem so genannten Pumplaser, der durch elektronische Bauelemente gesteuert wird. Diese Verstärker schlagen mit mehreren tausend Euro zu Buche und treiben die Kosten für Glasfaseranschlüsse in Regionen, die nur für Großanwender wirklich akzeptabel sind. Die konventionellen optischen Verstärker haben aber, nach Ansicht der Genoa Entwickler ihr Einsatzgebiet in den Netzen, bei denen es gilt, große Distanzen von mehren hundert Kilometern zu überwinden, da sie über eine extrem hohe Verstärkungsleistung Verfügung. In Stadtnetzen oder in bei Hausanschlüssen aber ist der Kostengesichtspunkt wichtiger. Hier sieht Jim Witham die Einsatzgebiete ihrer LOAs:
Traditionelle Verstärker sind groß und teuer. Um die Kosten zu minimieren versucht man deswegen, die Distanz dazwischen so groß wie möglich zu halten. Aber mit den LOAs, die klein und billig sind, kann man ein verteiltes Verstärkermodel realisieren. Man nimmt eine große Anzahl kleiner Verstärker und führt diese zusammen. Für das Netzwerk bedeutet das ein besseres Signal/Rausch Verhältnis und eine bessere System Performance. Der LOA gibt den Entwicklern neue Freiheiten. Am Ende wird in jeder Verzweigung oder Knotenpunkt ein Verstärker eingebaut sein.
Die Entwickler vergleichen ihr LOA Konzept sogar mit dem Schritt, den die Elektronik in den 50-er Jahren, von der Röhre zum Transistor machte, der die Basis aller modernen Chips bildet. Eine weitere Integration optischer Chips erwartet auch Jim Whitham
Optische IC’s wird es definitiv geben und die LOA’s werden ein wichtiger Bestandteil davon sein. Wie bei den Transistoren fangen wir gerade damit an, einige Elemente auf einem Chip zu vereinen und entwickeln von da aus weiter. Allerdings keiner weiß, wie viele Elemente es am Ende sein könnten. Aber mehrere Chips auf einem Chip zu vereinen, ist wirtschaftlich sinnvoll.
Die Basis für diese neuen optischen Verstärker legten Sol DiJaili und Jeff Walker Mitte der 90-er Jahre im berühmten Lawrence Livermore National Laboratory, wo sie Grundlagenforschung betrieben. 1998 dann gründeten sie zusammen mit einer Gruppe Spezialisten die Genoa Corp. die heute über ca. 100 Mitarbeiter verfügt. Die ersten Chips werden jetzt an Entwicklungspartner geliefert und die Kalifornier erwarten in Kürze die ersten Installationen.