Glasfasersender

Während in den ursprünglichen Glasfasersystemen der Telekommunikation große Laser zum Einsatz kamen, können heute verschiedene Halbleiterbauelemente verwendet werden. Die am häufigsten verwendeten Bauelemente sind Leuchtdioden (LEDs) und Halbleiterlaserdioden.

Das einfachste Sendegerät ist die LED. Ihr Hauptvorteil ist ihr niedriger Preis, was sie ideal für kostengünstige Anwendungen macht, bei denen nur kurze Strecken benötigt werden. Sie hat jedoch eine Reihe von Nachteilen. Der erste ist ihr sehr geringer Wirkungsgrad. Nur etwa 1 % der Eingangsleistung gelangt in die Glasfaser, sodass Hochleistungstreiber erforderlich wären, um ausreichend Licht für Fernübertragungen zu erzeugen. Der andere Nachteil von LEDs ist, dass sie sogenanntes inkohärentes Licht erzeugen, das ein relativ breites Spektrum abdeckt. Typischerweise liegt die spektrale Breite zwischen 30 und 60 nm. Dies bedeutet, dass jede chromatische Dispersion in der Faser die Bandbreite des Systems begrenzt.

Aufgrund ihrer Leistung werden LEDs hauptsächlich in lokalen Netzwerkanwendungen eingesetzt, bei denen die Datenraten typischerweise im Bereich von 10–100 Mbit/s liegen und die Übertragungsdistanzen einige Kilometer betragen.

Wenn eine höhere Leistung erforderlich ist, d. h. wenn die Glasfaserverbindung über größere Entfernungen und mit höheren Datenraten funktionieren muss, kommen Laser zum Einsatz. Sie sind zwar teurer, bieten aber einige bedeutende Vorteile. Zunächst einmal können sie einen höheren Ausgangspegel bereitstellen. Darüber hinaus ist die Lichtabgabe gerichtet, was eine wesentlich effizientere Übertragung des Lichts in das Glasfaserkabel ermöglicht. Der Einkopplungswirkungsgrad in eine Monomodefaser kann typischerweise bis zu 50 % betragen. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass Laser aufgrund der Tatsache, dass sie kohärentes Licht erzeugen, eine sehr schmale spektrale Bandbreite haben. Diese schmale spektrale Breite ermöglicht den Lasern eine wesentlich höhere Datenübertragungsrate, da die Modendispersion weniger ausgeprägt ist. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass Halbleiterlaser aufgrund der kurzen Rekombinationszeit der Ladungsträger im Halbleitermaterial direkt bei hohen Frequenzen moduliert werden können.

Laserdioden werden häufig direkt moduliert. Dies bietet eine sehr einfache und effektive Methode, Daten auf das optische Signal zu übertragen. Dies wird durch die Steuerung des direkt an das Gerät angelegten Stroms erreicht. Dadurch wird die Lichtleistung des Lasers variiert. Bei sehr hohen Datenraten oder sehr langen Verbindungen ist es jedoch effektiver, den Laser mit einer konstanten Ausgangsleistung (Dauerstrich) zu betreiben. Das Licht wird dann mit einem externen Gerät moduliert. Der Vorteil der Verwendung eines externen Modulationsmittels besteht darin, dass sich die maximale Verbindungsdistanz erhöht, da ein als Laser-Chirp bekannter Effekt eliminiert wird. Dieser Chirp erweitert das Spektrum des Lichtsignals und erhöht dadurch die chromatische Dispersion im Glasfaserkabel .