Optische Nachrichtentechnik

Eine Einführung

Gerhard Grau (Autor)

Buch | Softcover

XII, 356 Seiten

1981
Springer Berlin (Verlag)
978-3-540-10947-1 (ISBN)

Infos

Die Daseinsberechtigung der optischen Nachrichtentechnik ist selbst in einer Welt, die der Technik latent zweifelnd gegenübersteht, einsehbar zu begründen: Sie schafft leistungsfähigere, billigere, flexiblere Kom munikationsmöglichkeiten, sie stellt zusammen mit der Mikroelektronik ein außerordentliches Innovationspotential dar, sie spart im Vergleich zu jetzigen Techniken Rohstoffe und Energie. Die optische Nachrichten technik fügt sich zwanglos ein in die Tendenz eines übergangs zu digita len, integrierten Netzen. Sie bietet die Möglichkeit, neue Kommunika tionsformen zu realisieren, sofern dies nötig erscheint und der gesell schaftliche Konsens über ihre Einführung erzielt ist. Jede neue Technik muß gelehrt werden. Dieses Buch macht den Versuch, die Grundlagen der optischen Nachrichtentechnik zusammenzustellen. Der Nach richtentechniker wird dabei nicht mehr nach den quantentheoretischen und festkörperphysikalischen Grundlagen dieser Technik fragen; die Antworten auf viele Grundprobleme der optischen Nachrichtentechnik wurden bereits im Zusammenhang mit der Entwicklung der Lasertechnik und der Quanten elektronik in den 60er Jahren erarbeitet und müssen nur aufpoliert und technisch anwendbar formuliert werden. Die zu leistende Arbeit besteht damit zum großen Teil darin, Bekanntes aus verschiedenen Gebieten in ei ner für den Nachrichtentechniker verständlichen Sprache darzustellen und mit physikalisch einsehbaren Argumenten zu begründen, sofern auf eine Ableitung verzichtet werden muß. Gelegentlich gelingt es dabei, aus ein fachen physikalischen überlegungen Faustformeln zu entwickeln, welche die Ergebnisse aufwendiger und unübersichtlicher Rechnungen mit verblüf fender Genauigkeit wiedergeben. Schließlich muß in Kenntnis der aus ufernden Zeitschriftenliteratur zu Themen der optischen Nachrichtentech nik die Kunst des Weglassens geprobt werden, ohne dabei dem weiter in teressierten Leser Hinweise auf Spezialfragen vorzuenthalten.

Inhalt

1 Einführung in die Probleme der optischen Nachrichtentechnik.- 2 Lichtleitfasern.- 2.1 Materialeigenschaften von Quarz.- 2.1.1 Brechzahl und Dämpfung.- 2.1.2 Materialdispersion.- 2.2 Modenfelder in Fasern.- 2.2.1 Modenbezeichnung in der Faser.- 2.2.2 Die schwach führende Faser.- 2.3 Monomodenfasern.- 2.3.1 Feldverteilung. Dispersion. Polarisation.- 2.3.2 Pulsfortpflanzung in Monomodenfasern.- 2.3.3 Krümmungsverluste.- 2.4 Multimodenfasern.- 2.4.1 Unendlich ausgedehntes Parabelprofil. Äquivalente Fasern.- 2.4.2 Übergang zur geometrischen Optik. Die Dispersionsrelation.- 2.4.3 Strahltypen, Modendiagramm. Modenabzählung.- 2.4.4 Anregung und Leistungsverteilung der Moden. Intensität im Nahfeld und Fernfeld einer Faser.- 2.4.5 Modendispersion und Profiloptimierung.- 2.4.6 Impulsantwort und Übertragungsfunktion.- 2.4.7 Effekte zufolge Modenkopplung.- 2.4.8 Dispersionsmessungen. Dispersion von Faserketten mit Spleißen.- 2.5 Verluste in Fasern.- 2.5.1 Allgemeines über Verluste.- 2.5.2 Dämpfungsmessung.- 2.6 Herstellung von Fasern.- 2.7 Messung des Brechzahlprofils.- 2.8 Kohärenz.- 2.9 Nichtlineare Effekte.- 2.10 Faserkenngrößen. Faserdimensionierung.- 3 Lichtquellen und Lichtmodulation.- 3.1 Materialien. Lumineszenzdioden und Laser.- 3.2 Lumineszenzdioden (LED).- 3.2.1 Bauformen.- 3.2.2 Leistung. Spektrum. Ankopplung an die Faser.- 3.2.3 Modulation der LED.- 3.3 Laserdioden (LD).- 3.3.1 Prinzipielles zur Funktionsweise der LD.- 3.3.2 Bauformen von Laserdioden.- 3.3.3 Bilanzgleichungen. Laserkennlinien.- 3.3.4 Schwellenstrom. Temperaturabhängigkeit.- 3.3.5 Eigenschaften der Laseremission.- 3.3.6 Dynamik des Lasers.- 3.3.7 Prinzipielles zur Lichtmodulation.- 3.3.8 Direkte Modulation der LD.- 3.3.9 Modulationsschaltungen.- 3.3.10 Weitere Lasertypen.- 4 Photodetektoren.- 4.1 Prinzipielle Wirkungsweise.- 4.2 Materialien für Photodioden.- 4.3 PIN-Dioden.- 4.3.1 Bauformen. Eigenschaften.- 4.3.2 Dynamik des Photostroms.- 4.4 Lawinenphotodioden (APD).- 4.4.1 Bauformen. Stationäres Verhalten. Anstiegszeiten.- 4.4.2 Dynamik der APD.- 5 Rauschen.- 5.1 Rauschursachen in der optischen Nachrichtentechnik.- 5.2 Rauschen von Lasern.- 5.3 Interferenzfähigkeit von Licht.- 5.4 Modenverteilungsrauschen.- 5.5 Modenrauschen.- 5.6 Rauschen in Photodetektoren.- 5.6.1 Erzeugende Funktionen. Empfang von natürlichem Licht und idealem Laserlicht.- 5.6.2 Rauschen der PIN-Diode.- 5.6.3 Rauschen der APD.- 5.7 Rauschen von Vierpolen.- 5.8 Instationäres Rauschen. Festlegung der Detektorschwelle.- 6 Empfänger.- 6.1 Optische Analog- und Digitalempfänger. Grundlagen.- 6.2 Berechnung des Analogempfängers.- 6.3 Berechnung des Digitalempfängers.- 6.3.1 Übertragung von Signal und Rauschen zum Entscheider.- 6.3.2 Erforderliche Empfangsleistung.- 6.3.3 Spezialfall: Dirac-Impulse der Lichtleistung.- 7 Koppelelemente.- 7.1 Vorbemerkungen.- 7.2 Ankopplung des Senders an die Faser.- 7.3 Kopplung Faser — Faser.- 7.3.1 Steckverbindungen.- 7.3.2 Spleißverbindungen.- 7.3.3 Optische Verzweigungen.- 8 Optische Nachrichtensysteme.- 8.1 Allgemeine Systemfragen. Vergleich mit der konventionellen Technik.- 8.2 Einige spezielle Systeme.- Verzeichnis der verwendeten Abkürzungen und Symbole.- Sachwortverzeichnis.

Produkt-Details

• Zusatzinfo: XII, 356 S.
• Verlagsort: Berlin
• Sprache: deutsch
• Maße: 170 x 244 mm
• Gewicht: 665 g
• Themenwelt: Technik ► Elektrotechnik / Energietechnik
• Themenwelt: Technik ► Nachrichtentechnik
• Schlagworte: Dispersion • Dispersionsrelation • Interferenz • Kohärenz • Laser • Laserdiode • LED • Lichtleitfasern • Lichtnachrichtentechnik • Lumineszenz • Modenkopplung • Optik • photodiode • Polarisation • Remission
• ISBN-10: 3-540-10947-1 / 3540109471
• ISBN-13: 978-3-540-10947-1 / 9783540109471
• Zustand: Neuware