Optische Nachrichtentechnik: eine Einführung
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Berlin ; Heidelberg ; New York ; London ; Paris ; Tokyo ; Hong Kong ; Barcelona ; Budapest
Springer
1991
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| Edition: | 3., völlig neubearb. und erw. Aufl. |
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INHALTSVERZEICHNIS
1 EINFUEHRUNG IN DIE PROBLEME DER OPTISCHEN NACHRICHTENTECHNIK X
2 LICHTWELLENLEITER
11
2.1 GRUNDBEGRIFFE DER OPTIK. 11
2.1.1 WELLEN. 11
GRUUDGLEICHUNGEN. 11
DIELEKTRISCHE RELAXATION. 12
WELLENGLEICHUNG. 14
2.1.2 WELLEN IM HOMOGENEN MEDIUM. 15
MONOCHROMATISCHE WELLEN . 10
POLARISATION. 18
LOESUNG DER WELLENGLEICHUNG. 19
2.1.3 WELLEN AN EBENEN GRENZFLAECHEN. 23
2.1.4 OPTIK IM SCHWACH INHOMOGENEN MEDIUM. 25
2.1.5 SKALARE OPTIK IM SCHWACH INHOMOGENEN MEDIUM . 25
2.1.6 GEOMETRISCHE OPTIK IM INHOMOGENEN MEDIUM. 20
NORMALKONGRUENZEN. 28
2.1.7 MODEN DES STRAHLUNGSFELDES. PHASENRAUM. 29
TRANSVERSALE MODEN. 30
LONGITUDINALE MODEN. 30
PHASENRAUM. 31
2.2 MATERIALEIGENSCHAFTEN VON GLAS. 32
2.2.1 DOTIERUNG. 33
2.2.2 STREUUNG . 33
2.2.3 ABSORPTION. 34
QUARZGLAS. 34
HALOGENID- UND CHALKOGENID-GLAESER. 30
2.2.4 DISPERSION. 30
2.3 PRINZIP DER WELLENFUEHRUNG. 38
2.4 SCHICHTWELLENLEITER. 39
2.5 STREIFENWELLENLEITER. 40
2.6 FASERWELLENLEITER. 48
2.6.1 MODENFELDER IN FASERN. 50
2.6.2 SCHWACH FUEHRENDE FASERN IN SKALARER NAEHERUNG. 53
BIBLIOGRAFISCHE INFORMATIONEN
HTTP://D-NB.INFO/910564582
VIII
INHALTSVERZEICHNIS
2.6.3
2.6.4
2.6.5
2
.
6.6
2.6.7
2.7
STUFENPROFILFASER.
PARABELPROFILFASER.
FASERN MIT KOMPLIZIERTEREN PROFILEN.
ORTHOGONALMODEN UND KOPPLUNGSGRAD.
FASERSTOERUNGEN UND MODENKOPPLUNG.
PROFILSTOERUNGEN.
MAKROKRUEMMUNG .
MIKROKRUEMMUNGEN .
EINMODENFASER.
2.7.1 GRENZFREQUENZEN.
NAH- UND FERNFELD.
DAEMPFUNG VON STOSSVERBINDUNGEN.
BRECHZAHLPROFIL, AUSBREITUNGSKONSTANTE UND
CHROMATISCHE DISPERSION.
FELDWEITEN.
ERSATZWELLENLEITER.
ERSATZ-PARABELPROFILFASER.
ERSATZ-STUFENPROFILFASER.
ELLIPTISCHE UND ANISOTROPE WELLENLEITER.
VIELMODENFASER.
2.8.1 STRAHLTYPEN.
ABZAEHLUNG VON MODEN.
ANREGUNG VON MODEM .
NAH- UND FERNFELDINTENSITAET.
DISPERSION.
IMPULSANTWORT UND UEBERTRAGUNGSFUNKTION.
2.9.1 LINEARE ZEITINVARIANTE SYSTEME .
INTENSITAETSMODULATION.
EIGENSCHAFTEN DER LICHTQUELLE.
IMPULSANTWORT UND UEBERTRUGUNGSFUUKTION.
LEISTLINGS-IMPULSANTWORT UND -UEBERTRAGUNGSFUNKTION .
INTEUSITAETS- UND FREQUENZMODULATION (CLIIRP).
EIGENSCHAFTEN DER LICHTQUELLE .
LEISTUNGS-IMPULSANTWORT UND -UEBERTRAGUNGSFUNKTION
VIELMODIGE WELLENLEITER.
MODENKOPPLUNG. MODENMISCHUNG AN SPLEISSEN.
2.10 NICHTLINEARE EFFEKTE .
2.11 FASERKENNGROESSEN. FASERDIMENSIONIERUNG.
2.12 HERSTELLUNGSVERFAHREN .
2.8
2.9
2.7.2
2.7.3
2.7.4
2.7.5
2.7.6
2.7.7
2
.
8.2
2.8.3
2.8.4
2.8.5
2.9.2
2.9.3
2.9.4
2.9.5
54
55
60
63
64
65
66
69
71
71
72
74
76
78
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82
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85
S7
91
93
96
100
103
103
104
104
105
106
113
113
113
116
11S
120
126
12S
3 LICHTQUELLEN, LICHTMODULATION, VERSTAERKER
3.1 PRINZIPIELLE WIRKUNGSWEISE.
3.1.1 LUMINESZENZ- UND LASERSTRAHLUNG .
3.1.2 MATERIALIEN.
3.2 ELEKTRONEN IM HALBLEITER.
3.2.1 BANDSTRUKTUR. ZUSTANDSDICHTE . . .
131
131
131
136
139
139
INHALTSVERZEICHNIS
IX
3.2.2 BESETZUNGSWAHRSCHEINLICHKEIT DER ZUSTAENDE.
STOERSTELLEN. NICHTGLEICHGEWICHT. 143
3.2.3 SPEZIELLE HALBLEITER. HETEROUEBERGAENGE. 148
3.2.4 ELEKTRONEN IN QUANTENBEHAELTERN. 154
3.3 EMISSION UND ABSORPTION VON LICHT. 160
3.3.1 INDUZIERTE UND SPONTANE UEBERGAENGE . 160
3.3.2 INDUZIERTE UND SPONTANE UEBERGAENGE IM HALBLEITER . 162
3.3.3 STRAHLENDE UND NICHTSTRAHLENDE UEBERGAENGE . 166
3.4 LUMINESZENZDIODEN. 170
3.4.1 AUSGANGSLEISTUNG. MODULATIONSGRENZFREQUENZ. 170
3.4.2 BAUFORMEN. 172
3.4.3 SPEKTRUM DER LED. SYSTEMEINSATZ. 174
3.5 GRUNDGLEICHUNGEN DES DIODENLASERS. 176
3.5.1 MODELL DES LASERRESONATORS. 176
3.5.2 FELDKONZENTRATIONSFAKTOR. 179
3.5.3 AMPLITUDEN-PHASEN-KOPPLUNG . 181
3.5.4 BILANZGLEICHUNGEN. VAN DER POL'SCHE GLEICHUNG. 183
3.6 STATIONAERES VERHALTEN VON LASERDIODEN. 185
3.6.1 STRUKTURTYPEN VON LASERN. 185
3.6.2 SPONTANE EMISSION IM LASER. 190
3.6.3 KENNLINIEN, WIRKUNGSGRAD. 192
3.6.4 SCHWELLENSTROM. 190
3.6.5 EIGENSCHAFTEN DES EMITTIERTEN LICHTES. 197
3.6.6 SPEZIELLE LASER. 202
3.7 MODULATIONSVERHALTEN VON LASERDIODEN. 207
3.7.1 VORBEMERKUNGEN ZUR LICHTMODULATION. 207
3.7.2 KLEINSIGNAL-INTENSITAETSMODULATION. 209
3.7.3 GROSSSIGNAL-INTENSITAETSMODULATION. 214
3.7.4 FREQUENZMODULATION VON LASERDIODEN . 217
3.8 OPTISCHE VERSTAERKER . 220
3.8.1 EINFUEHRUNG. 220
3.8.2 HALBLEITERLASER-VERSTAERKER. 223
4 PHOTODETEKTOREN 229
4.1 GRUNDLAGEN. 229
4.1.1 PRINZIPIELLE WIRKUNGSWEISE . 229
4.1.2 BERECHNUNG DES KURZSCHLUSSSTROMS. 234
4.1.3 MATERIALIEN UND DEREN EIGENSCHAFTEN. 237
4.2 PIN-DIODEN . 243
4.2.1 DIE DYNAMIK DER PIN-DIODE. 243
4.2.2 GRENZFREQTIENZ, QUANTENWIRKUNGSGRAD. 246
4.2.3 BAUFORMEN. 24S
4.3 LAWINENPHOTODIODEN. 250
4.3.1 DIE LAWINENZONE (GLEICHSTROMBETRIEB). 250
4.3.2 DIE LAWINENZONE (QUASISTATIONAERE NAEHERUNG). 252
4.3.3 DIE LAWINENZONE (INSTATIONAERE RECHNUNG). 255
X
INHALTSVERZEICHNIS
4.3.4 DIE KOMBINIERTE REAKTION VON ABSORPTIONS- UND LAWI
NENZONE .
4.3.5 BAUFORMEN .
25G
259
5 KOPPELELEMENTE
5.1 STRAHLTRANSFORMATOREN.
5.1.1 LINSEN.
KUGEL- UND PLANKONVEXLINSE.
ZYLINDERLINSE.
GRADIENTENLINSE .
5.1.2 AXIAL INHOMOGENE FASERN (TAPER) . . .
YY
5.2 KOPPLUNG VON LICHTQUELLEN UND FASERN.
5.2.1 HALBLEITERLASER UND EINMODENFASER . . .
5.2.2 LUMINESZENZDIODE UND VIELMODENFASER .
5.3 KOPPLUNG VON FASERN.
5.3.1 STIRUFLAECHENKOPPLUNG.
EINMODENFASER.
VIELMODENFASER.
5.3.2 FASERSTECKER .
5.3.3 FASERSPLEISSVERBINDUNGEN.
5.4 OPTISCHE VERZWEIGUNGEN.
5.4.1 VERZWEIGUNGEN MIT. VIELMODENFASERN . .
5.4.2 KONZENTRIERTE RICHTKOPPLER (STRAHLTEILER)
5.4.3 LEITUNGS-RICHTKOPPLER.
261
2G2
203
263
2G5
2G5
2C7
2CS
2G9
271
272
272
273
274
27C
277
279
281
2S2
283
6 RAUSCHEN
G.L URSACHEN VON RAUSCHEN IN DER OPTISCHEN NACHRICHTENTECHNIK .
G.2 DETEKTIONSFEHLER DURCH RAUSCHEN.
G.3 RAUSCHEN VON DIODENLASERN.
6.3.1 SPEKTREN VON SIGNALEN MIT PHASENSCHWANKUNGEN . . .
6.3.2 FM-AM-KONVERSION AM INTERFEROMETER.
6.3.3 LINIENBREITE.
6.3.4 FREQUENZRAUSCHEN UND INTENSITAETSRANSCHEN.
G.3.5 INTENSITAETSRAUSCHEN IN NEBENMODEN .
G.3.6 WAHRSCHEINLICHKEITSVERTEILUNGEN.
6.3.7 MODENVERTEIHMGSRAUSCHCN.
6.3.8 LASER MIT EXTERNEN REFLEKTOREN.
6.4 RAUSCHEN VON PHOTODETEKTOREN.
6.4.1 ERZEUGENDE FUNKTIONEN.
0.4.2 BERECHNUNG DER TRAEGERVERTEILUNG.
6.4.3 RAUSCHEN DES PHOTOSTROMS .
6.4.4 INSTATIONAERES RAUSCHEN .
G.4.5 DER ZUSATZRAUSCHFAKTOR.
6.5 RAUSCHEN VON VIERPOLEN. GRENZEN DER DETEKTION.
6.6 RAUSCHEN OPTISCHER VERSTAERKER.
6.7 MODENRAUSCHEN.
285
285
2S7
293
293
297
298
301
304
305
30S
311
31G
31G
318
319
321
322
323
328
331
INHALTSVERZEICHNIS
XI
7 EMPFAENGER UND SYSTEME 335
7.1 ANALOGVERFAHREN . 336
7.2 DIGITALVERFAHREN. 337
7.3 EMPFAENGER. GRUNDLAGEN. 345
7.4 BERECHNUNG DES ANALOGEMPFAENGERS. 350
7.5 BERECHNUNG DES DIGITALEMPFAENGERS. 355
7.6 SYSTEME. 361
ANHAENGE 369
A FOURIER-TRANSFORMATION UND EBENE WELLEN 369
B KAUSALE FUNKTIONEN UND ANALYTISCHE SIGNALE 371
B.L DEFINITIONEN UND BEZIEHUNGEN. 371
B.2 KAUSALES ZEITSIGUAL MIT ANALYTISCHEM SPEKTRUM. 372
B. 3 ANALYTISCHES ZEITSIGNAL MIT KAUSALEM SPEKTRUM. 373
C METHODE DER STATIONAEREN PHASE 375
C. L BEISPIEL 1: LINIENQUELLE. 376
C.2 BEISPIEL 2: PNNKTQUELLE. 378
LITERATURVERZEICHNIS 380
VERZEICHNIS DER SYMBOLE UND ABKUERZUNGEN 408
SACHWORTVERZEICHNIS
432 |
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