Was ist ein optischer integrierter Schaltkreis?

Ein optischer integrierter Schaltkreis (IC) ist ein kompakt verpackter elektronischer Schaltkreis, Chip oder Mikrochip, der Licht direkt verarbeitet, um verschiedene Kommunikationsfunktionen auszuführen. Die Vorteile bei der Verwendung einer optischen integrierten Schaltung umfassen die höhere maximale Datengeschwindigkeit, die im Vergleich zu anderen Mitteln über eine optische Verbindung gesendet werden kann, und die Freiheit von Schäden durch natürliche und vom Menschen verursachte Störungen und Übergangsenergien. Zu diesen Energien gehören elektromagnetische Emissionen und elektrostatische Entladungen von Wolken, die als Blitze und als elektromagnetischer Impuls (EMP) von elektrischen und elektronischen Schaltungen wahrgenommen werden.

Die optische integrierte Schaltung verwendet verschiedene Arten von elektronischen Komponenten wie Halbleiter, die als optische Quellen wirken, optische Modulatoren und optische Detektoren. Die Intensität des Lichts von einer optischen Quelle kann gesteuert werden, um die Nachricht an das entfernte Ende eines optischen Kabels zu übertragen. Um ein analoges Signal zu übertragen, kann die Intensität des gesendeten Lichts proportional zum momentanen Pegel des analogen Signals variiert werden. Beispielsweise kann bei Funkabdeckungserweiterungen, die Funksignale auf engstem Raum, wie beispielsweise mehreren Untergeschossen unter der Erde, zur Verfügung stellen, ein Funksystem eine optische Version der Funksignale bereitstellen, die über ein optisches Kabel über mehrere Kilometer gesendet werden können.

Systeme, die die Kommunikation über Mobiltelefone unterstützen, verwenden verschiedene digitale Breitbandkommunikationsgeräte, die drahtgebunden, drahtlos oder faserbasiert sein können. Die optische integrierte Schaltung wird normalerweise für faserbasierte Kommunikation verwendet, die entweder Singlemode- oder Multimode-Fasern verwendet. Anstelle eines einzelnen optischen Signals verwenden Multimodefasern zwei oder mehr optische Signale auf derselben optischen Faser. Optische Fasern bestehen eigentlich aus einem leicht flexiblen Glasmaterial, das Licht mit sehr geringem Verlust durchlässt. Diese Eigenschaft macht die Glasfaserkommunikation ideal für lange Kabelstrecken an vielen kontrollierten Orten.

Der optische integrierte Schaltkreis wird für Datenkommunikationsgeräte für Computer und andere digitale Geräte verwendet. Für Datenraten bis zu einigen hundert Millionen Bits pro Sekunde (Mbit/s) können drahtgebundene und drahtlose Kommunikationsmittel praktisch sein, aber für höhere Geschwindigkeiten ist die Kommunikation zwischen Knoten mit optischer Hochgeschwindigkeits-Datenkommunikation praktischer. Zum Beispiel sind viele lokale Netzwerk-(LAN)-Switches zusammen mit Lichtwellenleiter-Verbindungen verbunden. Die Bitfehlerrate (BER) für Glasfaserverbindungen ist die niedrigste unter den verfügbaren Optionen.

Bei drahtlosen Funkverbindungen kann es zu Signalschwund und Interferenzen kommen, die zu einer erhöhten BER führen können. Bei Drähten kann es aufgrund einer unerwünschten Kopplung zwischen Signalen in separaten Kabeln zu einer Signalverschlechterung kommen, was als Übersprechen bezeichnet wird. Glasfaserverbindungen sind frei von Störungen und Übersprechen. Die Ausrüstung für Glasfaserverbindungen kann jedoch teurer sein.