Grenzen optischer Frequenzmultiplexübertragung durch nichtlineare Glasfasereigenschaften:
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Düsseldorf
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| adam_text | Titel: Grenzen optischer Frequenzmultiplexübertragung durch nichtlineare Glasfasereigenschaften
Autor: Schilling, Rainer
Jahr: 1995
V Inhaltsverzeichnis Bezeichnungen und Symbole.......................................................................................Vli 1 Einleitung......................................................................................................................l 1.1 Historische Entwicklung der optischen Nachrichtentechnik..........................1 1.2 Optische Frequenzmultiplexsysteme.............................................................4 1.3 Nichtlineares Verhalten optischer Übertragungsstrecken...............................8 2 Nichtlineare Material- und Wellenleitereigenschaften.......................................12 2.1 Optischer Kerr-Effekt..................................................................................13 2.1.1 Phänomenologische Beschreibung.............................................................14 2.1.2 Klassische Erklärung des optischen Kerr-Effektes.....................................16 2.1.3 Quantenm echanische Deutung des optischen Kerr-Effektes.......................18
2.1.4 Suszeptibilität der nichtresonanten Wechselwirkungsprozesse...................21 2.2 Ramanstreuung...........................................................................................23 2.2.1 Phänomenologische Beschreibung.............................................................23 2.2.2 Anregung mechanischer Resonanzen der Glasmoleküle .............................26 2.2.3 Photonen-Vibronen-Wechselwirkung und Suszeptibilität..........................29 2.3 Brillouinstreuung........................................................................................32 2.3.1 Phänomenologische Beschreibung.............................................................32 2.3.2 Akustische Wellen in der Glasfaser...........................................................36 2.3.3 Wechselwirkung von Druckwellen mit Lichtwellen...................................35 2.4 Nichtlineare Suszeptibilität.........................................................................36 2.4.1 Nichtlinearer
Suszeptibilitätstensor 3. Ordnung.........................................41 2.4.2 Frequenzlage der Mischprodukte...............................................................45 2.4.3 Polarisationsart entstehender Mischprodukte.............................................48 3 Nichtlineare Wechselwirkung von Lichtwellen in der Glasfaser.....................51 3.1 Der lineare optische Wellenleiter................................................................51 3.1.1 Wellengleichung des dielektrischen Lichtwellenleiters.............................52 3.1.2 Normierung der Feldverteilung..............................................................61 3.1.3 Polarisationsarten in der Glasfaser.............................................................63 3.1.4 Feldüberlappungsintegrale.......................................................................6f
VI 3.2 Der nichtlineare optische Wellenleiter.........................................................70 3.2.1 Wellengleichung im schwach nichtlinearen Wellenleiter...........................70 3.2.2 Differentialgleichung für ein Frequenzmultiplexsystem.............................82 3.2.3 Einfluß der Polari.sationsart.......................................................................89 3.2.4 Frequenzlage und Phasenanpassung der Mischprodukte............................92 3.3 Naherungslösung bei schwacher Störung....................................................97 3.3.1 Statische Rechnung mit unmodulierten Trägern........................................98 3.3.2 Näherungslösung bei modulierten Trägern..............................................108 3.3.3 Störspektrum und Frequenzlage..............................................................116 4 Nichtlineare Verzerrungen und Nebensprechen................................................121 4.1 Bitfehlerwahrscheinlichkeit
als Beurteilungskriterium.............................. 121 4.1.1 Eigenschaften verschiedener Überlagerungsempfänger............................122 4.1.2 Bitfehler durch Empfängerrauschen........................................................127 4.1.3 Statistische Behandlung des Nebensprechens...........................................134 4.1.4 Bitfehlerwahrscheinlichkeit durch Nebensprechen...................................144 4.2 Betrachtung unmodulierter Träger............................................................. 155 4.2.1 Einfluß der Kanalanzahl und Lage...........................................................155 4.2.2 Pegelplanung mit optischen Verstärkern..................................................160 4.3 Berücksichtigung der Zeitabhängigkeil..................................................... 166 4.3.1 Spektrale Verbreiterung durch das Nebensprechen..................................166 4.3.2 Bestimmung der statistischen Großen.....................................................173
4.3.3 Frequenzselektive Anregung der Raman- und der Brillouinslreuung.......178 5 DiskussionderErgebnis.se ....................................................................................184 5 1 Behandlung nichtlinearer Glasfasereigenschuften in einem Frequenzmultiplexsystem......................................................................... 184 5.2 Experimente aus der Literatur................................................................. 189 5.3 Begrenzung der Übertragungskapazität................................................... 194 201 Literaturverzeichnis
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