Bidirektionale optische Verbindungen auf Diffusionswellenleiterbasis für elektrisch-optische Leiterplatten

Die steigenden Datenraten im weltweiten Internetverkehr stellen hohe Anforderungen an die Datenübertragungstechnik auf Leiterplattenebene. Zur Bewältigung dieser Datenmengen ist die Entwicklung einer Alternative zur herkömmlichen elektrischen Datenübertragung vonnöten. Während für die Langstreckenübertragung bereits standardmäßig optische Kommunikationstechnologie verwendet wird, ist dies auf Leiterplattenebene noch nicht der Fall. Mithilfe optischer Kommunikation lassen sich einige Defizite elektrischer Signalübertragung beheben. Daher gilt es, diese Technologie auch auf Leiterplattenebene einzusetzen. Ein vielversprechender Ansatz ist die Verwendung von optischen Wellenleiterstrukturen, welche durch Diffusionsprozesse in Dünnglasfolien hergestellt werden.
Bidirektionale optische Kommunikation erfolgt in der Regel durch Verwendung von zwei unidirektionalen Kanälen für jeweils eine Übertragungsrichtung. Durch die stark begrenzte verfügbare Fläche auf Leiterplattenebene ist es von Interesse, eine bidirektionale Übertragung im Vollduplexbetrieb auf einem Kanal zu untersuchen. Im Rahmen dieser Arbeit werden hierfür grundlegende Konzepte erarbeitet. Dies umfasst zunächst die Untersuchung der bidirektionalen Ein- und Auskopplung am Wellenleiterende für Sender und Empfänger. Hierzu wird ein neuartiger Koppler konzeptioniert, modelliert und optimiert, der möglichst verlustfreie Kopplung ermöglicht.
In einem weiteren Schritt werden Möglichkeiten untersucht, wie die auftretenden Probleme bei einer bidirektionalen Vollduplexübertragung, beispielsweise Reflexionen oder Mehrwegempfang, gelöst werden können. Dazu werden Mehrfachzugriffsverfahren verwendet. Schließlich wird ein Proof-of-Concept vorgestellt, das die Umsetzbarkeit belegt.