Oliver Stübbe

Modellierungsverfahren für die zeiteffiziente Simulation von optischen Verbindungen auf Leiterplattenebene


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ISBN:

978-3-8322-9139-6

Reeks:

C-LAB Publication
Uitgever: Dr. Wolfgang Kern en Prof. Dr. Franz-Josef Rammig
Paderborn

Volume:

Trefwoorden:

Informatik; Theoretische Elektrotechnik; Simulation vielmodiger Wellenleiter; Leiterplatte; optische Verbindungen

Soort publicatie:

Dissertatie

Taal:

Duits

Pagina's:

200 pagina's

Gewicht:

296 g

Formaat:

21 x 14,8 cm

Bindung:

Softcover

Prijs:

48,80 € / 97,60 SFr

Verschijningsdatum:

Juni 2010

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Samenvatting

Die fortschreitende Entwicklung neuer Hard- und Softwareanwendungen führt zu einer Zu-nahme der zu verarbeitenden Datenmengen und zu einem stetig wachsenden Bedarf an Bandbreite. Um diese Daten effizient verarbeiten zu können, werden immer leistungsfähigere Systeme der Informations- und Kommunikations-technik benötigt. Die Leistungsfähigkeit dieser Systeme wird von den einzelnen Komponenten und den Bussystemen zur Anbindung der Komponenten unter-einander bestimmt. Es ist schon jetzt abzusehen, dass in Zukunft diese Bussysteme die Leistungsfähigkeit der Systeme beeinträchtigen werden. Hierbei bietet sich der Einsatz von optischen Verbindungen auf Leiterplattenebene als Ersatz der elektrischen Bussysteme an. Eine herkömmliche Leiterplatte wird hierbei um eine zusätzliche Lage mit eingebetteten optischen Wellenleitern erweitert.
Derzeit existieren keine Verfahren, die eine zeitnahe Analyse des Übertragungs-verhaltens dieser optischen Lage ermöglichen. An diesem Punkt setzt diese Arbeit an. Ziel ist es, Modelle für eine zeiteffiziente Simulation der betrachteten Wellenleiter zu entwickeln. Hierfür wird eine Methodik basierend auf einem modularen Konzept vorgestellt. Ein komplexes Gesamtsystem wird in Teilsysteme partitioniert. Für diese müssen leistungsfähige Modelle im Hinblick auf die geforderte zeiteffiziente Simulation gefunden werden.
Aufgrund der Vielmodigkeit der betrachteten Wellenleiter bietet sich die Verwendung von strahlenoptischen Verfahren für die Entwicklung dieser Modelle an. Basierend darauf werden zwei Strategien für die Generierung der Modelle vorgestellt. Bei der ersten Strategie werden Symmetriebetrachtungen der Kerngrenzhülle aufgezeigt. Hierdurch wird der Strahlverlauf im Raum durch zwei Strahlverläufe in orthogonalen Ebenen ersetzt. Bei diesem Verfahren wird mindestens einer der beiden Strahlverläufe zeitnah durch wenige, direkt lösbare analytische Gleichungen berechnet. Die zweite Strategie weist auf Redundanzen bei der Berechnung der Strahlparameter hin. Unter Ausnutzung dieser Strategie ist ein Mehrtormodell für die Bestimmung des Übertragungsverhaltens mit den Methoden der linearen Algebra entstanden. Die Rechenzeit der Verfahren ist nicht von Geometrie- oder Material-parametern abhängig. Für die Verifikation dieser Verfahren werden unterschiedliche Wellenleiterverläufe modelliert und die Abweichung sowie die Effizienz bezüglich eines strahlenoptischen Referenzverfahrens diskutiert.
In dieser Arbeit wurde gezeigt, dass das Übertragungsverhalten eingebetteter optischer Wellenleiter zeiteffizient berechnet werden kann. Aufgrund des modularen Ansatzes ist eine komponentenübergreifende Simulation eines Gesamtsystems zudem möglich.