Arbeitspunkt für die optische Modulation regeln

Mit der Übertragung auf optischen Glasfasern ist die moderne Telekommunikation in der Lage, große Datenmengen zu transportieren. Bei solchen schnellen Übertragungsstrecken werden meist nicht mehr direkt modulierte, sondern extern modulierte Laser eingesetzt, um Amplitude, Phase oder Frequenz der Lichtwellen geregelt zu beeinflussen.

Stand der Technik

Die Modulation der Trägerwelle erfolgt häufig mithilfe von Mach-Zehnder-Modulatoren (MZM) auf Lithium-Niobat-Basis. Hierbei wird Licht durch einen Wellenleiter geführt, gesplittet und das Licht eines oder beider Arme durch ein elektrisches Hochfrequenz-Signal moduliert. Beide Arme werden am Ausgang wieder zusammengeführt. Um eine möglichst hohe Linearität und verzerrungsfreie Datenübertragung zu erreichen, muss der optimale Arbeitspunkt eingestellt sein und bei Bedarf korrigiert werden.

Technologie

Wissenschaftler des Instituts für Prozessdatenverarbeitung und Elektronik (IPE) am KIT haben ein neuartiges Konzept entwickelt, wie sich der Arbeitspunkt von MZM effizient und einfach regeln lässt. Sie erweitern gängige MZM um eine spezielle Regelvorrichtung mit Signalvergleichseinheit, die anders als beim Stand der Technik das Eingangssignal nach der Aufteilung auf zwei Arme misst und vormoduliert. Im Grunde eine gezielte Vorverschiebung der Phase, um einen optimalen Arbeitspunkt als Grundeinstellung für das noch kontinuierliche Licht zu erreichen. Hierbei werden durch geregelte thermooptische Modulation beeinträchtigende Umgebungsbedingungen für die Teilsignale bereits ausgeregelt. So gelangt in den nachfolgenden, standardmäßigen MZM ein Lichtsignal, das nahezu für den richtigen Arbeitspunkt sorgt.

Vorteile

Durch den Einsatz dieser Modulationsvorstufe mit quasistatischen Signalen wird zur Regelung und zum Vergleich der Lichtwellen keinerlei Hochfrequenz-Elektronik benötigt, wie es bei herkömmlichen Arbeitspunktregelungen der Fall ist. Negative Umwelteinflüsse können mit verhältnismäßig einfachen Mitteln ausgesteuert werden.

Optionen für Unternehmen

Ein Mach-Zehnder-Modulator nach dem beschriebenen Konzept kann insbesondere durch monolithische Integration auf photonischen Chips auf Basis von Silizium realisiert werden. Das KIT sucht Unternehmen zur Weiterentwicklung oder Nutzung der Arbeitspunktregelung.