Zukunftsorientierte Breitbandversorgung mit optischen Mehrkanalsystemen

Die schnelle Verbreitung von Datendiensten, wie z.B. Video-On-Demand und Social Media, führt zu einem starken Anstieg des Bandbreitenbedarfs in digitalen Datennetzen für Privat- und Firmenkunden. Ebenso stellt der überwältigende Anstieg des Datenverkehrs im mobilen Internet für Mobilfunkanbieter und Netzbetreiber große Herausforderungen dar.

Neue Technologien ermöglichen deutlich höhere Datenraten und eine immer dichtere Abdeckung mit Funkstationen und Teilnehmeranschlüssen. So befinden sich z.B. im Netz der Deutschen Telekom bereits heute ca. 30.000 Basisstationen – Tendenz steigend.

Des weiteren ist es ein zentrales Anliegen der Bundesregierung, die internationale Wettbewerbsfähigkeit Deutschlands durch die Forschung und Entwicklung im Bereich optische Technologien weiter stark auszubauen und damit leistungsfähige digitale Netze für die flächendeckende Anbindung mit Teilnehmeranschlüssen mit sehr hohen Datenraten von 50 Mbps und mehr zu ermöglichen.

Optische Datenübertragung über Glasfaserkabel ermöglicht leistungsfähige und kostengünstige Netze. Jedoch ist die Verfügbarkeit von optischen Fasern in Daten- und Telekommunikationsnetzen eingeschränkt, und die Kosten für die Installation neuer Fasern sind erheblich.

Immer mehr Netzbetreiber zielen deshalb auf eine effizientere Nutzung vorhandener Fasern ab. Die technische Lösung dazu stellen die optischen Mehrkanaltechnologien dar, wobei hier mehrere Kanäle simultan über eine Faser übertragen werden. Dadurch kann die Übertragungskapazität einer einzelnen Glasfaser bis zu achtzigfach gesteigert und unterschiedlichste Datendienste möglichst vielen Teilnehmern zur Verfügung gestellt werden.

Wellenlängenabstimmbare, oberflächenemittierenden Laserdioden mit Vertikalresonator (Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser, VCSEL) stellen die zentralen Bauelemente für diese Technologie dar . Durch die Integration einer abstimmbaren Spiegelmembran auf Basis der sogenannten Oberflächen-Mikromechanik, wird erstmalig der Zugang weit abstimmbarer VCSEL zur kostengünstigen „On-Wafer“-Massenproduktion ermöglicht. Die Abstimmung der Wellenlänge erfolgt über einen einzigen Parameter und ist damit sehr einfach zu implementieren.

Ziel des kürzlich gestarteten und vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Verbundprojekts VCSEL-TRX ist die Entwicklung von innovativen optischen Komponenten, Modulen und Systemlösungen für den Einsatz in optischen Mehrkanalnetzen basierend auf der neuen VCSEL-Technologie. Die neuen Komponenten und Module zeichnen sich durch einen kleinen Formfaktor, geringen Leistungsverbrauch und kostengünstige Fertigung aus.

Im Rahmen des Projektes hat sich zur Realisierung dieser Aufgabe ein Konsortium zusammengefunden, welches die komplette wirtschaftliche Verwertungskette repräsentiert: Die TU Darmstadt als Forschungspartner für Spiegelmembranen für weit abstimmbare Laser, die beiden KMUs DEV-Systemtechik GmbH & Co. KG aus Friedberg als Spezialist für hochbitratige HF-Lösungen und optischen Module und die VERTILAS GmbH aus Garching als Hersteller von hochperformanten und verbrauchsarmen Lasern sowie als industrieller Endanwender die ADVA Optical Networking SE aus München als Hersteller von optischen Übertragungssystemen für digitale Netze.

Zur Beurteilung der industriellen Verwertbarkeit werden im Laufe des Projektes Demonstratoren aufgebaut und im industriellen Umfeld getestet. Hierzu erfolgen gemeinsame Tests und ein erster Einsatz des Funktionsmusters beim Verbundpartner ADVA Optical Networking SE.

Das Verbundprojekt „Wellenlängenabstimmbarer VCSEL-basierter Transceiver für Telekommunikations- und Datennetze (VCSEL-TRX) wird vom BMBF über einen Zeitraum von 36 Monaten im Rahmen des Förderprogramms „KMU innovativ“ gefördert. Mit der Projektträgerschaft für das Verbundprojekt VCSEL-TRX hat das BMBF die VDI Technologiezentrum GmbH beauftragt.

Verbundprojektpartner
VERTILAS GmbH, Garching
DEV Systemtechnik GmbH & Co KG, Friedberg
TU Darmstadt, Darmstadt
ADVA Optical Networking SE, Martinsried