Mit der rasanten Entwicklung der künstlichen Intelligenz (KI) hat der Bedarf an Datenverarbeitungs- und Kommunikationskapazität ein beispielloses Ausmaß erreicht. Insbesondere in Bereichen wie Big-Data-Analyse, Deep Learning und Cloud Computing steigen die Anforderungen an Kommunikationssysteme hinsichtlich Geschwindigkeit und Bandbreite stetig. Herkömmliche Singlemode-Fasern (SMF) stoßen an die Grenzen der nichtlinearen Shannon-Grenze, wodurch ihre Übertragungskapazität begrenzt wird. Die SDM-Übertragungstechnologie (Spatial Division Multiplexing), beispielsweise durch Multicore-Fasern (MCF), findet breite Anwendung in kohärenten Langstrecken- und optischen Kurzstrecken-Zugangsnetzen und verbessert die Gesamtübertragungskapazität des Netzes signifikant.
Mehrkern-Glasfasern überwinden die Grenzen herkömmlicher Einmodenfasern, indem sie mehrere unabhängige Faserkerne in einer einzigen Faser integrieren und so die Übertragungskapazität deutlich erhöhen. Eine typische Mehrkernfaser enthält vier bis acht gleichmäßig in einem Schutzmantel mit einem Durchmesser von ca. 125 µm verteilte Einmodenfaserkerne. Dadurch wird die Bandbreite erheblich gesteigert, ohne den Außendurchmesser zu vergrößern. Dies bietet eine ideale Lösung für den rasant wachsenden Kommunikationsbedarf im Bereich der künstlichen Intelligenz.
Die Anwendung von Mehrkern-Glasfasern erfordert die Lösung einer Reihe von Problemen, wie beispielsweise die Verbindung von Mehrkernfasern und die Verbindung zwischen Mehrkernfasern und herkömmlichen Fasern. Es ist notwendig, zugehörige Komponenten wie MCF-Faserstecker, Fan-In- und Fan-Out-Bauteile für die MCF-SCF-Konvertierung zu entwickeln und dabei Kompatibilität und Universalität mit bestehenden und kommerziellen Technologien zu berücksichtigen.
Mehrkern-Faser-Fan-In/Fan-Out-Gerät
Wie lassen sich Multicore-Glasfasern mit herkömmlichen Singlecore-Glasfasern verbinden? Multicore-Fiber-Fan-In/Fan-Out-Bauelemente (FIFO) sind Schlüsselkomponenten für eine effiziente Kopplung zwischen Multicore- und Standard-Singlemode-Fasern. Derzeit existieren verschiedene Technologien zur Realisierung von Multicore-Fiber-Fan-In/Fan-Out-Bauelementen: Fused-Tapered-Technologie, Bündelfaser-Bündel-Methode, 3D-Wellenleitertechnologie und Weltraumoptik. Jede dieser Methoden bietet spezifische Vorteile und eignet sich für unterschiedliche Anwendungsbereiche.
Multi-Core-Faser MCF-Glasfaserstecker
Das Verbindungsproblem zwischen Mehrkern- und Einkern-Glasfasern ist gelöst, die Verbindung zwischen Mehrkern-Glasfasern hingegen noch nicht. Derzeit werden Mehrkern-Glasfasern meist durch Fusionsspleißen verbunden, doch auch dieses Verfahren hat Nachteile, wie beispielsweise einen hohen Installationsaufwand und spätere Wartungsschwierigkeiten. Aktuell existiert kein einheitlicher Standard für die Herstellung von Mehrkern-Glasfasern. Jeder Hersteller produziert Mehrkern-Glasfasern mit unterschiedlicher Kernanordnung, Kerngröße, Kernabstand usw., was das Fusionsspleißen zwischen Mehrkern-Glasfasern zusätzlich erschwert.
Multi-Core-Faser-MCF-Hybridmodul (angewendet auf EDFA-Lichtverstärkersysteme)
Im optischen Übertragungssystem mit Raummultiplexverfahren (SDM) liegt der Schlüssel zu hoher Kapazität, hoher Geschwindigkeit und großer Reichweite in der Kompensation der Übertragungsverluste in den Glasfasern. Optische Verstärker sind dabei essenzielle Kernkomponenten. Als wichtiger Faktor für die praktische Anwendung der SDM-Technologie bestimmt die Leistungsfähigkeit der SDM-Faserverstärker direkt die Realisierbarkeit des Gesamtsystems. Mehrkern-Erbium-dotierte Faserverstärker (MC-EFA) haben sich dabei als unverzichtbare Schlüsselkomponente in SDM-Übertragungssystemen etabliert.
Ein typisches EDFA-System besteht hauptsächlich aus Kernkomponenten wie Erbium-dotierter Faser (EDF), Pumplichtquelle, Koppler, Isolator und optischem Filter. In MC-EFA-Systemen werden zur effizienten Umwandlung zwischen Mehrkernfaser (MCF) und Einkernfaser (SCF) üblicherweise FIFO-Bauelemente (Fan In/Fan Out) eingesetzt. Zukünftige EDFA-Lösungen für Mehrkernfasern sollen die MCF-SCF-Umwandlungsfunktion direkt in die entsprechenden optischen Komponenten (z. B. 980/1550 WDM, Gain-Flattening-Filter GFF) integrieren und so die Systemarchitektur vereinfachen und die Gesamtleistung verbessern.
Mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung der SDM-Technologie werden MCF-Hybridkomponenten effizientere und verlustärmere Verstärkerlösungen für zukünftige optische Hochleistungskommunikationssysteme bieten.
In diesem Kontext hat HYC MCF-LWL-Steckverbinder speziell für Mehrkern-LWL-Verbindungen entwickelt. Diese sind in drei Schnittstellentypen erhältlich: LC, FC und MC. Die LC- und FC-MCF-Mehrkern-LWL-Steckverbinder basieren auf herkömmlichen LC/FC-Steckverbindern und wurden teilweise modifiziert. Dabei wurden die Positionierung und der Halt optimiert, der Schleifprozess verbessert, minimale Änderungen der Einfügedämpfung nach mehrfachem Spleißen sichergestellt und teure Fusionsspleißverfahren direkt ersetzt, was die Anwendung vereinfacht. Zusätzlich hat Yiyuantong einen speziellen MC-Steckverbinder entwickelt, der kleiner als herkömmliche Steckverbinder ist und sich für beengte Platzverhältnisse eignet.
Veröffentlichungsdatum: 05.06.2025