Optoelectronic packaging: optische Netze - Komponenten - Aufbautechniken - Faser-Chip-Kopplung
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Berlin [u.a.]
VDE-Verl.
2002
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PROF. DR. RER. NAT. ULRICH H. P. FISCHER
OPTOELECTRONIC
PACKAGING
OPTISCHE NETZE - KOMPONENTEN -
AUFBAUTECHNIKEN - FASER-CHIP-KOPPLUNG
VDE VERLAG GMBH * BERLIN * OFFENBACH
INHALTSVERZEICHNIS
VORWORT 5
INHALTSVERZEICHNIS 9
1 EINFIIBRUNG IN DIE OPTISCHE NACHRICHTENTECHNIK 13
1.1 HISTORIE DER OPTISCHEN NACHRICHTENTECHNIK 13
1.2 NETZENTWICKHMG 17
1.2.1 OPTISCHE KOMMUNIKATIONSNETZE , 17
1.2.2 PHOTONISCHES NETZ 22
1.2.3 WELLENLANGENMUITIPIEX-SYSTEME(WDM) 24
1.2.4 ZEITMULTIPLEX-SYSTEME (TDM) 26
1.3 BAUTEILE IN OPTISCHEN NETZEN 27
1.3.1 LASERSENDER 27
1.3.2 MULTIPLEXER UND DEMULTIPLEXER 29
1.3.3 LICHTWELLENLEITER 31
1.3.4 OPTISCHE VERSTARKER 32
1.3.5 OPTISCHE KOPPLER 35
1.3.6 OPTISCHE SCHALTER 37
1.3.7 WELLENLANGENUMSETZER 40
2 EINFIIHRUNG IN DIE AUFBAU- UND VERBINDUNGSTECHNIK IN DER
OPTISCHEN NACHRICHTENTECHNIK 42
3 GRUNDLAGEN 45
3.1 SENDEELEMENTE 45
3.1.1 ERZEUGUNG KOHARENTER STRAHLUNG IN DER LASERDIODE 47
3.1.2 ARTEN VON LASERDIODEN 52
3.1.3 EIGENSCHAFTEN VON LASERDIODEN 54
3.1.4 FREQUENZABSTIMMBARE LASER IN DER OPTISCHEN NACHRICHTENTECHNIK 59
3.2 EMPFANGERELEMENTE 65
3.2.1 FOTODETEKTOREN 65
3.3 OPTISCHE WELLENLEITER 71
3.3.1 DIE WICHTIGSTEN OPTISCHEN GESETZE 72
3.3.2 EBENE WELLE 72
3.3.3 PHASEN- UND GRUPPENGESCHWINDIGKEIT 74
3.3.4 REFLEXION 75
3.3.5 BRECHUNG 76
3.3.6 TOTALREFLEXION 76
3.3.7 NUMERISCHE APERTUR 76
3.3.8 LWL-PROFILE 77
3.3.9 DISPERSION - 85
3.3.10 DAMPFUNG 86
3.3.11 KUNSTSTOFF-FASERN 88
3.3.12 OPTISCHE WELLENLEITER IN INP, GAAS, PMMA UND SIO
2
89
3.3.13 HERSTELLUNG OPTISCHER FASERN 97
4 HF-LEITUNGEN 105
4.1 DIE MAXWELLSCHEN GLEICHUNGEN 105
4.2 WELLENTYPEN 107
4.3 LEITUNGSGLEICHUNGEN 109
4.4 SKINEFFEKT 112
4.5 KOAXIALLEITUNGEN 113
4.6 FELDWELLENWIDERSTAND * 115
4.7 KOPLANARLEITUNGEN 116
4.8 SUBSTRATMATERIALIEN 117
4.9 HOCHFREQUENZANBINDUNG VON OEICS 121
4.9.1 K-STECKERVERBINDUNG 121
4.9.2 HF-ZUFUHRUNG VOM STACKER ZUMOEIC 123
4.10 HERSTELLUNG VON KOPLANARSTRUKTUREN 124
4.10.1 AUFTMM-SUBSTRAT 124
4.10.2 AUF AL
2
O
3
-KERAMIK 127
4.10.3 AUFSILIZIUM 127
5 OPTISCHE FASER-CHIP-KOPPLUNG 129
5.1 CHARAKTERISTIK EINER GUTEN KOPPLUNG 129
5.2 REFLEXION 130
5.3 MODENFELDER IN WELLENLEITERSTRUKTUREN (SPOTSIZE) 131
5.4 KOPPELEFFEKTIVITATEN 134
5.5 LASER-FASER-KOPPLUNG 140
5.6 WELLENLEITERTAPER 147
5.7 FASER-FASER-KOPPLUNG (SPLEIBEN) 147
5.8 VERMESSUNG VON MODENFELDERN 150
5.8.1 NAHFELDMETHODE 151
5.8.2 FERNFELDMETHODE 153
5.9 ZUSAMMENFASSUNG 155
6 LBTEN, KLEBEN, BONDEN 156
6.1 LBTEN, DYEBONDEN 156
6.2 AUSFALLMECHANISMEN 160
6.3 ZUVERLASSIGKEITSTESTS 160
6.4 KLEBEN 161
6.5 DRAHTBONDEN 164
6.5.1 THERMOKOMPRESSIONSBONDEN 165
6.5.2 ULTRASCHALLBONDEN 166
6.5.3 THERMOSONICBONDEN 167
6.5.4 BONDGERATE 168
10
7 OPTISCHE VERBINDUNGSTECHNIK 171
7.1 OPTISCHE STECKVERBINDER 171
7.1.1 EINZELSTECKER 171
7.1.2 MEHRFASERSTECKER 173
7.1.3 BEISPIELE VON OPTISCHEN STECKERN 175
7.2 OPTISCHE GLASFASERTAPER 175
7.2.1 HERSTELLUNG FASERTAPER 175
7.2.2 TAPERMESSPLATZ 178
8 AKTIVE JUSTAGETECHNIKEN 186
8.1 MIKROMETERPOSITIONIERER , 186
8.1.1 MECHANISCHE POSITIONIERER 186
8.1.2 SPEZIELLE ANWENDUNGSBEISPIELE 190
8.1.3 OPTISCHE BANKE 191
8.2 LASERMIKROSCHWEIBEN 195
8.2.1 LASERSCHWEIBVERFAHREN 195
8.2.2 LASERMATERIALBEARBEITUNG 196
8.2.3 VERWENDETE LASERQUELLEN 199
8.2.4 LASERMIKROSCHWEIBEN 203
8.2.5 INDUSTRIELLES MEHRPUNKT-LASERSCHWEIBEN 204
9 PASSIVE JUSTAGETECHNIKEN 211
9.1 FHP-CHIP-TECHNIK 211
9.1.1 FLIP-CHIP-BONDER 219
9.1.2 REDUZIERUNG DER OXIDSCHICHTEN BEIM BONDEN 221
9.1.3 FLIP-CHIP-BONDEN OPTISCHER KOMPONENTEN 222
9.1.4 METALLISIERUNG 224
9.1.5 LITHOGRAFIE 229
9.1.6 LACKE MIT ERHOHTER SCHICHTDICKE 231
9.1.7 LOT AUFDAMPFEN 233
9.1.8 BONDPROZESS 234
9.2 LIGA-TECHNIK 237
9.2.1 LIGA-LITHOGRAFIETECHNIKEN 238
9.2.2 GALVANIK 239
9.2.3 ABFORMTECHNIK 239
9.2.4 LIGA-EIGENSCHAFTEN 240
9.2.5 ANWENDUNGSBEISPIEL FUR ABFORMUNGSELEMENTE IN DER OPTISCHEN
NACHRICHTENTECHNIK 241
9.3 LASERSTRUKTURIERUNG VON SI UND PMMA 242
10 OPTISCHE MOTHERBOARD-TECHNOLOGIE 245
10.1 STUFENKONZEPT 246
10.1.1 ERSTE STUFE: FC-BONDUNG UND GETAPERTE WELLENLEITER 246
10.1.2 ZWEITE STUFE: SILICA-WELLENLEITER 250
10.1.3 DRITTE STUFE: ADDITION VON HF-LEITUNGEN UND ELEKTRISCHEN ICS 251
11
11 MODULAUFBAUTEN 253
11.1 FASER-CHIP-KOPPELMECHANISMEN IM MODULBAU 253
11.1.1 MULTIMODEFASER-KOPPLUNGEN 253
11.1.2 SINGLEMODEFASER-KOPPLUNGEN. 254
11.1.3 FASERTAPER-KOPPLUNGEN * 256
11.2 SENDEMODULE MIT KUHLUNG 257
11.3 EMPFANGERMODULE 261
11.4 KOMBINIERTE MODULE (TRANSCEIVER-MODULE) 263
11.5 MULTIFASERMODULE (ARRAY-MODULE) 265
12 VOM CHIPDESIGN ZUM OPTIMALEN GEHAUSE 266
12.1 AUGEMEINE ANFORDERUNGEN. 266
12.1.1 AWG-AUFBAU 267
12.1.2 GRUNDLAGEN FUR MULTIPLEXER / DEMULTIPLEXER UND ARRAYED
WAVEGUIDE GRATINGS (AWG) 268
12.1.3 WELLENLEITERSTRUKTUR 268
12.1.4 SILICA-EIGENSCHAFTCN 269
12.1.5 STEMKOPPLER 270
12.1.6 KOMPLETT AUFGEBAUTES AWG 271
12.1.7 OPTISCHE KOPPLUNG DES AWG 273
12.1.8 KENNDATEN EINES ACHT-KANAL AWGS 275
13 ZUVERLASSIGKEITSTESTS 276
13.1 PRIIFMETHODEN UND NORMEN 277
13.2 STABILITATSKRITERIEN VON TELCORDIA TECHNOLOGIES 280
13.2.1 SENDE- UND EMPFANGSMODULE 281
13.2.2 AWG-MODULE 282
13.3 RIITTELMASCHINEN 284
14 LITERATUR 287
15 ABKIIRZUNGSVERZEICHNIS , 298
15.1 FORMELZEICHEN IN LATEINISCHER SCHRIFT 298
15.2 FORMELZEICHEN IN GRIECHISCHER SCHRIFT 300
15.3 AUGEMEINE ABKIIRZUNGEN UND BEGRIFFE 302
16 STICHWORTVERZEICHNIS 306
12 |
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