Wat is Singlemodevezel?

Optische vezel die slechts één propagatiemode geleidt, met een kerndiameter van ongeveer 9 µm. Omdat er geen pulsverbreding optreedt doordat modi met verschillende snelheden reizen (modale dispersie), wordt ze gebruikt voor verbindingen over lange afstand en met hoge snelheid.

Japanse benaming: シングルモードファイバ

“Singlemodevezel” komt voor in 6 oefenvragen uit 1 onderwerpen, bijv. Siliciumfotonica.

Vakgebied: Siliciumfotonica

Nu oefenen: vragen over Singlemodevezel

Wat is een juiste reden waarom polarisatie een probleem vormt wanneer licht uit standaard singlemodevezel in een optisch siliciumcircuit wordt ontvangen?

  1. AIn de vezel ligt de polarisatierichting niet vast, terwijl de voortplanting in een siliciumgolfgeleider sterk van de polarisatie afhangt
  2. BNa de vezel heeft het licht geen polarisatie meer, zodat het zich niet meer in de siliciumgolfgeleider voortplant
  3. CEen siliciumgolfgeleider geleidt licht onafhankelijk van de polarisatie, maar de fotodetector kan maar één polarisatie detecteren
Antwoord en toelichting tonen

Antwoord: A. In de vezel ligt de polarisatierichting niet vast, terwijl de voortplanting in een siliciumgolfgeleider sterk van de polarisatie afhangt

Standaard singlemodevezel behoudt de polarisatie niet, zodat de polarisatierichting van het licht dat de ontvangstzijde bereikt verandert door buiging van de vezel of temperatuurveranderingen. In een platte siliciumgolfgeleider van bijvoorbeeld circa 0,5 µm breed en circa 0,22 µm dik verschillen de effectieve brekingsindex en het verlies daarentegen sterk tussen horizontaal trillende polarisatie (TE) en verticaal trillende polarisatie (TM), en ook de eigenschappen van grating couplers en ringresonatoren hangen van de polarisatie af. Daarom worden oplossingen toegepast zoals componenten die de polarisatie in tweeën splitsen en één ervan roteren, of tweedimensionale grating couplers die beide polarisaties aankunnen.

Waarom wordt bij het bevestigen van singlemodevezel aan een optische siliciumchip vaak actieve uitlijning toegepast, waarbij laserlicht daadwerkelijk wordt doorgestuurd en de positie wordt afgesteld terwijl de uitgang wordt gemeten?

  1. ADe vezelkern is met een diameter van 50 µm of meer dik, en bij visueel uitlijnen op de buitenvorm is het licht zo sterk dat de fotodetector beschadigt
  2. BBevestigen terwijl er licht doorgaat maakt de brekingsindex van vezel en chip gelijk, zodat er bij positieafwijking geen verlies ontstaat
  3. CDe mode is klein en zelfs een positieafwijking van enkele µm of minder verhoogt het verlies sterk, zodat de optimale positie door meting moet worden gevonden
Antwoord en toelichting tonen

Antwoord: C. De mode is klein en zelfs een positieafwijking van enkele µm of minder verhoogt het verlies sterk, zodat de optimale positie door meting moet worden gevonden

De modediameter van singlemodevezel bedraagt circa 10 µm; zelfs bij modi van gelijke grootte neemt het verlies bij een laterale afwijking van circa 2,5 µm met circa 1 dB toe. Bij koppelingen waar de mode aan de chipzijde kleiner is, ligt de toelaatbare positieafwijking in het submicrometergebied. Alleen uitlijnen op de buitenvorm (passieve uitlijning) is vaak niet nauwkeurig genoeg, zodat licht wordt doorgestuurd, de positie met het hoogste ontvangen vermogen wordt gezocht en de vezel met bijvoorbeeld uv-uithardende hars wordt vastgezet. Dit kost per vezel echter veel tijd en is een grote kostenfactor in de productie, zodat ook passieve-uitlijningsmethoden, waarbij de vezel alleen in bijvoorbeeld een V-groef wordt gelegd, worden onderzocht en in de praktijk worden toegepast.

“Singlemodevezel” in de toelichting

Vragen met “Singlemodevezel” (6)

  1. Wat is een juiste reden waarom polarisatie een probleem vormt wanneer licht uit standaard singlemodevezel in een optisch siliciumcircuit wordt ontvangen?
  2. Waarom wordt bij het bevestigen van singlemodevezel aan een optische siliciumchip vaak actieve uitlijning toegepast, waarbij laserlicht daadwerkelijk wordt doorgestuurd en de positie wordt afgesteld terwijl de uitgang wordt gemeten?
  3. Wat is de belangrijkste reden waarom bij optische vezelcommunicatie over lange afstanden golflengten rond 1,55 µm (C-band) veel worden gebruikt?
  4. Wat is een juiste reden waarom voor optische verbindingen over relatief korte afstanden binnen datacenters vaak golflengten rond 1,31 µm (O-band) worden gebruikt?
  5. Waarom wordt bij edge couplers een omgekeerde-taperstructuur (inverse taper) gebruikt, waarbij de breedte van de siliciumgolfgeleider naar de rand van de chip toe afneemt?
  6. Wat is de belangrijkste reden waarom glasvezel bij snelle verbindingen van enkele m of meer, bijvoorbeeld tussen racks, voordeliger is dan koperkabels of printplaatbedrading?

Verwante termen

Brekingsindex Chromatische dispersie O-band C-band Numerieke apertuur (NA) Golfgeleider CPO (co-packaged optics) Extinctieverhouding Mach-Zehnder-modulator Plasmadispersie-effect

Naar de woordenlijst