Lichtwellenleitertechnik:
Gespeichert in:
| Hauptverfasser: | , |
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| Format: | Buch |
| Sprache: | Undetermined |
| Veröffentlicht: |
Berlin
Verl. Technik
1988
|
| Ausgabe: | 1. Aufl. |
| Schlagworte: | |
| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | 328 S. Ill., graph. Darst. 25 cm |
| ISBN: | 3341003193 |
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| adam_text | LICHT- WELLENLEITER TECHNIK PROF. DR. SC. TECHN. ERHARD GRIMM PROF.
DR.-ING. HABIL. WALTER NOWAK VEB VERLAG TECHNIK BERLIN
INHALTSVERZEICHNIS ABKUERZUNGEN, FORMELZEICHEN, SCHREIBWEISE 13 1
EINFUEHRUNG 17 1.1 BEDEUTUNG DER OPTISCHEN INFORMATIONSUEBERTRAGUNG 17 1.2
DAEMPFUNG UND DISPERSION ALS MASSGEBENDE SYSTEMPARAMETER 18 1.2.1 DAEMPFUNG
18 1.2.2. DISPERSION (LAUFZEITSTREUUNG) UND BITRATE 20 1.3 TYPEN,
PARAMETER UND STANDARDS DER LICHTWELLENLEITERTECHNIKEN 21 1.3.1
KURZSTRECKENTECHNIK 21 1.3.2 MULTIMODETECHNIK MIT GRADIENTENFASERN 23
1.3.3 MONOMODETECHNIK 25 1.4 HERSTELLUNG DER LICHTWELLENLEITER FUER DIE
NACHRICHTENTECHNIK 26 1.5 ENTWICKLUNGSTENDENZEN 28 1.6 BERECHNUNG VON
LICHTWELLENLEITERN 28 1.6.1 STRAHLENOPTISCHE UND WKB-BERECHNUNG 29 1.6.2
WELLENOPTISCHE BERECHNUNG 30 2 WELLEN, STRAHLEN, MODEN 31 2.1 LOESUNGEN
DER WELLENGLEICHUNG IN KARTESISCHEN KOORDINATEN 31 2.1.1 ALLGEMEINE
LOESUNG 31 2.1.2 EBENE WELLE 33 2.1.3 AUSBREITUNGS-, STEHWELLEN-UND
ABKLINGVERHALTEN 34 2.1.4 REFLEXION UND BRECHUNG 35 2.1.4.1
REFLEXIONSFAKTOR UND SNELLIUSSCHES GESETZ 35 2.1.4.2
LEITUNGSERSATZSCHALTUNG, KAUSTIK 37 2.1.5 SKALARE BETRACHTUNG 39 2.2
EIKONAL- UND STRAHLENGLEICHUNG 40 2.3 STRAHL- UND WELLENFUEHRUNG IM
DIELEKTRISCHEN WELLENLEITER, MODENSPEKTRUM ... 42 2.3.1 STRAHLENOPTISCHE
LOESUNG 42 2.3.2 WELLENOPTISCHE LOESUNG 44 2.3.2.1 FELDANPASSUNG 44
2.3.2.2 TRANSVERSALE ERSATZSCHALTUNG 45 2.3.2.3 DISKUSSION DES
PLANARWELLENLEITERS 46 2.3.3 NAEHERUNGSLOESUNGEN UND IHRE FEHLER 48
2.3.3.1 TRANSVERSALE ERSATZSCHALTUNGEN UND SKALARE NAEHERUNG 48 2.3.3.2
FEHLER DER STRAHLENOPTISCHEN BERECHNUNG (WKB-BERECHNUNG) 49 2.4
LAUFZEITSTREUUNG UND BANDBREITE 51 2.4.1 FREQUENZ-UND ZEITBEREICH 51
2.4.2 GRUPPENLAUFZEIT, GRUPPENGESCHWINDIGKEIT 51 2.4.3
MATERIALDISPERSION 53 2.4.4 ZEITLICHE MOMENTE 55 2.4.5 REIHENDARSTELLUNG
DER SPEKTRALFUNKTIONEN NACH MOMENTEN 56 2.4.6 REIHENDARSTELLUNG DES
UEBERTRAGUNGSMASSES NACH MOMENTEN 57 8 INHALTSVERZEICHNIS 2.5 BEUGUNG,
AUFLOESUNG, GAUSSSTRAHL, PHASENRAUM 58 2.5.1 KIRCHHOFFSCHES
BEUGUNGSINTEGRAL 58 2.5.2 FRESNEL- UND FRAUENHOFER-BEUGUNG 59 2.5.3
AUFLOESUNGSVERMOEGEN 61 2.5.4 GAUSSSTRAHL 62 2.5.5 PHASENRAUM,
LIOUVILLESCHES THEOREM 64 2.6 KOHAERENZ UND INTERFERENZFAEHIGKEIT,
MODENRAUSCHEN 66 3 STRAHLENOPTISCHE BETRACHTUNG (WKB-BETRACHTUNG) VON
MULTUENODEFASERN 67 3.1 NORMIERTE PARAMETER 67 3.2 GEFUEHRTE MODEN 68
3.2.1 CHARAKTERISTISCHE GLEICHUNG 68 3.2.2 WKB-METHODE UND
VARIABLENTRANSFORMATION 70 3.2.3 FELDVERTEILUNGEN . . 71 3.3 LECKMODEN
72 3.4 STRAHLUNGSMODEN, MANTELLICHT 74 3.5 MODENZAHLEN 74 3.6 PHASENRAUM
VON LWL 76 3.6.1 PHASENRAUMGRENZE FUER DIE GEFUEHRTEN MODEN 76 3.6.2
AUFTEILUNG VON PHASENRAUM UND LEISTUNG AUF DIE MODEN 78 3.6.3
PHASENRAUMGRENZE FUER DIE LECKMODEN 79 3.7 ANREGUNG 80 3.7.1
KOPPELWIRKUNGSGRAD 80 3.7.2 70-%-ANREGUNG 81 3.8 NAH- UND FERNFELD 82
3.9 LAUFZEITSTREUUNG, PROFILOPTIMIERUNG, GEWICHTSFUNKTION 82 3.9.1
MODENLAUFZEITEN 82 3.9.2 DISPERSIONSGLEICHGEWICHTSBEDINGUNG 83 3.9.3
PROFILOPTIMIERUNG 85 3.9.4 IMPULSANTWORT 86 3.10 FASERN MIT STOERUNGEN,
MODENKOPPLUNG 88 3.10.1 UEBERBLICK UEBER DIE BERECHNUNGSMETHODEN 88
3.10.1.1 ERSATZLICHTWELLENLEITER BEI KRUEMMUNG 89 3.10.1.2 GLEICHUNGEN
FUER DIE GEKOPPELTEN WELLEN 89 3.10.1.3 STATISTISCHE GLEICHUNGEN FUER DIE
GEKOPPELTE LEISTUNG 91 3.10.2 MODELL FUER EINEN LWL-ABSCHNITT 92 3.10.3
ERWEITERUNG AUF LWL-KETTEN 94 4 WELLENOPTISCHE BETRACHTUNG,
MONOMODEFASERN 96 4.1 SKALARE LOESUNG FUER DIE STUFENFASER 96 4.1.1
FELDANSAETZE 96 4.1.2 EIGENWERTGLEICHUNG UND MODENDIAGRAMM 99 4.1.3
PHASENKOEFFIZIENTEN UND GRUPPENLAUFZEITEN 102 4.1.4 STRAHLUNGS-UND
LECKMODEN 103 4.2 SKALARE LOESUNG FUER DEN PARABOLISCHEN LWL 103 4.3
VEKTORIELLE LOESUNG FUER DIE STUFENFASER 104 4.3.1 EXAKTE LOESUNG 104
4.3.1.1 FELDANSAETZE 104 4.3.1.2 EIGENWERTGLEICHUNGEN 106 4.3.2
NAEHERUNGEN FUER SCHWACH FUEHRENDE LWL, RELATIONEN ZU DEN LP-MODEN .. 108
INHALTSVERZEICHNIS 9 4.3.2.1 EIGENWERTE 108 4.3.2.2 FELDER 108 4.3.2.3
ANNAEHERUNG DER HYBRIDMODEN DURCH LP-MODEN 109 4.4 NUMERISCHE BERECHNUNG
VON LWL 111 4.5 MODENANREGUNG 114 4.6 MONOMODE-LWL MIT STUFENPROFIL 116
4.6.1 FELDVERTEILUNG, MONOMODEBEREICH 116 4.6.2 DISPERSION 118 4.7
MONOMODE-LWL MIT ANDEREN PROFILEN 120 4.7.1 GAUSSAPPROXIMATION DES
FELDES, ERSATZ-SLWL 120 4.7.2 DISPERSION UND
BREITBANDDISPERSIONSOPTIMIERUNG 122 4.7.3 MIKROKRUEMMUNGSVERLUSTE 124 4.8
POLARISATIONSDISPERSION, POLARISATIONSERHALTENDE ML WL 125 4.8.1
WIRKUNGEN VON ANISOTROPIE 125 4.8.2 URSACHEN DER ANISOTROPIE,
POLARISATIONSDISPERSION 126 4.8.3 POLARISATIONSERHALTENDE
LICHTWELLENLEITER 127 4.9 OPTIMALE SENDEIMPULSBREITE BEI SEHR KURZEN
IMPULSEN 128 5 STRAHLUNGSQUELLEN 131 5.1 LICHTEMITTIERENDE DIODEN 131
5.1.1 ENERGIESCHEMA EINES NICHT-BZW. EINES DOTIERTEN HALBLEITERS 132
5.1.2 PN-UEBERGANGEINER.LUMINESZENZDIODE 132 5.1.3 SPEZIELLE
LUMINESZENZDIODEN FUER LWL-SYSTEME 135 5.1.4 WIRKUNGSGRAD DER
LUMINESZENZDIODE 136 5.1.5 ABSTRAHLCHARAKTERISTIK 137 5.2 LASER 138
5.2.1 WIRKUNGSWEISE DES LASERS 139 5.2.1.1 SPONTANE EMISSION 139 5.2.1.2
INDUZIERTE EMISSION 140 5.2.1.3 ABSORPTION 140 5.2.1.4
BESETZUNGSINVERSION 141 5.2.1.5 OPTISCHER RESONATOR 141 5.3
HALBLEITERLASER 142 5.3.1 PRINZIPIELLE ARBEITSWEISE DES HALBLEITERLASERS
143 5.3.2 AUF BAU SPEZIELLER CW-LASER 144 5.3.2.1 GEWINNGEFUEHRTE
LASERDIODEN 146 5.3.2.2 INDEXGEFUEHRTE LASERDIODE 147 5.3.2.3 DYNAMISCHE
EINMODENLASER (SINGLE MODE LASER, DSM-LASER) 148 5.4 ELEKTRISCHE UND
OPTISCHE EIGENSCHAFTEN VON LASERDIODEN 149 5.4.1 LICHT-STROM-KENNLINIE
149 5.4.2 SCHWELLSTROM 150 5.4.3 WIRKUNGSGRAD DER LASERDIODE 152 5.4.4
ABSTRAHLCHARAKTERISTIK DER LASERDIODE 152 5.4.5 SPEKTRALCHARAKTERISTIK
DER LASERDIODE 153 5.5 GEGENUEBERSTELLUNG WESENTLICHER KENNGROESSEN VON
LUMINESZENZ- UND LASERDIODEN 154 5.6 MODULATION DER LUMINESZENZDIODE UND
DER LASERDIODE 154 5.6.1 MODULATION DER LUMINESZENZDIODE 156 5.6.1.1
DIREKTE INTENSITAETSMODULATION 156 5.6.1.2 INDIREKTE
INTENSITAETSMODULATION 159 5.6.2 MODULATION DER LASERDIODE 159 10
INHALTSVERZEICHNIS 5.7 MODULATIONSSCHALTUNGEN 162 5.7.1
MODULATIONSSCHALTUNGEN MIT LUMINESZENZDIODE UND LASERDIODE .... 162 6
FOTOEMPFAENGER - OPTOELEKTRISCHE WANDLER 164 6.1 WIRKPRINZIPIEN 164 6.1.1
WIRKUNGSWEISE DER FOTODIODE 164 6.1.2 KENNLINIE EINER FOTODIODE 165
6.1.3 WANDLUNGSPROZESS IM OPTISCHEN EMPFAENGER 166 6.2 KENNGROESSEN DES
OPTOELEKTRISCHEN WANDLERS 171 6.2.1 QUANTENWIRKUNGSGRAD 171 6.2.2
SPEKTRALE EMPFINDLICHKEIT 171 6.2.3 RAUSCHBEGRENZTE EMPFINDLICHKEIT 173
6.2.3.1 ERSATZSCHALTUNG MIT RAUSCHQUELLEN 173 6.2.3.2
(RAUSCH-)QUALITAETSKRITERIEN FUER OPTISCHE EMPFAENGER 175 6.3 EIGENSCHAFTEN
SPEZIELLER DIODEN FUER DIE LWL-TECHNIK 177 6.3.1 PIN-FOTODIODE 177 6.3.2
AVALANCHE-FOTODIODE 178 6.4 EMPFAENGERSCHALTUNGEN 184 6.4.1 STRUKTUR DER
EMPFAENGERSCHALTUNGEN 184 6.4.2 VORVERSTAERKER 186 6.4.2.1 VORVERSTAERKER
MIT FOTOTRANSISTOR 186 6.4.2.2 VORVERSTAERKER MIT FOTODIODEN 187 6.4.3
OPTISCHE EMPFAENGER MIT FOTODIODEN 189 7 VERBINDUNGS- UND
KOPPLUNGSTECHNIK 190 7.1 GRUNDLEGENDE GESETZE DER OPTISCHEN STRAHLUNG
190 7.1.1 EINORDNUNG DER OPTISCHEN INFORMATIONSUEBERTRAGUNG IN DAS GEBIET
DER OPTISCHEN STRAHLUNG 190 7.1.2 LAMBERTSTRAHLER 190 7.1.3
FOTOMETRISCHES GRUNDGESETZ 192 7.1.4 LAMBERTSCHES KOSINUSGESETZ 193 7.2
ANKOPPLUNG EINES LICHTWELLENLEITERS AN EINE STRAHLUNGSQUELLE 195 7.3
VERBINDUNGSTECHNIK 200 7.3.1 STECKVERBINDER 200 7.3.1.1
KOPPLUNGSPRINZIPIEN 201 7.3.1.1.1 STIRNFLAECHENKOPPLUNG 201 7.3.1.1.2
KOPPLUNG MITTELS TAPERS 201 7.3.1.1.3 LINSENKOPPLUNG 202 7.3.1.2
KOPPELVERLUSTE 203 7.3.1.2.1 KOPPELVERLUSTE DURCH UNTERSCHIEDLICHE
PARAMETER DER LICHTWELLENLEITER 204 7.3.1.2.2 KOPPELVERLUSTE AUF GRUND
FERTIGUNGSBEDINGTER TOLERANZEN 206 - VERLUSTE BEI ABSTAND DER
STIRNFLAECHEN 207 - VERLUSTE BEI ACHSVERSATZ 208 - VERLUSTE BEI
VERKIPPTEN STIRNFLAECHEN 209 - VERLUSTE BEI SCHRAEGANSCHLIFF DER
STIRNFLAECHEN 209 - VERLUSTE AUF GRUND EINER RAUHEN OBERFLAECHE 211
7.3.1.3 AUF BAU VON STECKVERBINDERN 211 7.3.2 SPLEISSVERBINDUNGEN 213
7.3.2.1 SCHWEISSVERBINDUNGEN 213 7.3.2.2 KLEBEVERBINDUNGEN . . . . . 214
INHALTSVERZEICHNIS 11 8 KOMPONENTEN ZUR LICHTVERZWEIGUNG 215 8.1
OPTISCHES VIERTOR 215 8.2 OPTISCHE VERZWEIGUNGEN 217 8.3 OPTISCHE
SCHALTER 221 9 INTEGRIERTE OPTIK 222 9.1 UEBERBLICK 222 9.2
ELEKTROOPTISCHE BAUELEMENTE AUF LINB0 3 -BASIS 223 9.2.1
MACH-ZEHNDER-INTERFEROMETER 223 9.2.2 RICHTKOPPLERUMSCHALTER 224 9.2.3
X-SCHALTER 226 9.3 BERECHNUNGSVERFAHREN FUER PLANARE UND
KANALWELLENLEITER 227 9.3.1 PLANARE WELLENLEITER 227 9.3.1.1
TRANSVERSALE RESONANZMETHODE 228 9.3.1.2 WKB-LOESUNG 229 9.3.2
KANALWELLENLEITER 230 9.3.2.1 MARCATILIMODELL 230 9.3.2.2 METHODE DER
EFFEKTIVBRECHZAHL 230 9.4 BERECHNUNGSVERFAHREN FUER BAUELEMENTE 232 9.4.1
BERECHNUNG VON RICHTKOPPLERN 232 9.4.2 STRAHLAUSBREITUNGSMETHODE 233 10
LICHTWELLENLEITERUEBERTRAGUNGSSYSTEME 235 10.1 GRUNDLEGENDE EIGENSCHAFTEN
235 10.2 ANALOGE SYSTEME 239 10.2.1 GRUNDLEGENDES UEBER ANALOGE SYSTEME
239 10.2.2 SPEZIELLE ANALOGE SYSTEME 241 10.3 DIGITALE SYSTEME 244
10.3.1 GRUNDLEGENDES UEBER DIGITALE SYSTEME 244 10.3.1.1 ZUSAMMENHANG
ZWISCHEN SIGNAL-RAUSCH-VERHAELTNIS UND DER BITFEHLER- RATE 248 10.3.1.2
OPTISCHE MINDESTEMPFANGSLEISTUNG BEI DIGITALER UEBERTRAGUNG (GRENZ-
EMPFINDLICHKEIT) 251 10.3.1.3 PULSKODEMODULATION 253 10.3.1.4
AUGENDIAGRAMM 255 10.3.1.5 KODIERUNG 256 10.3.2 SPEZIELLE DIGITALE
SYSTEME 261 10.3.2.1 PCM 30 (2,048 MBIT/S) 261 10.3.2.2 PCM 120 (8,448
MBIT/S) 262 10.3.2.3 PCM 480 (34,368 MBIT/S) 265 10.3.2.4 PCM 1920 (140
MBIT/S) 266 10.3.2.5 PCM 7680 (565 MBIT/S) 268 10.3.2.6 PCM-SYSTEME
HOEHERER HIERARCHIESTUFEN 270 10.3.2.7 LICHTWELLENLEITERSYSTEME FUER DEN
TEILNEHMERANSCHLUSSBEREICH 270 10.4 LWL-UEBERTRAGUNGSSYSTEME MIT ERHOEHTER
LEISTUNGSFAEHIGKEIT 271 10.4.1 DUPLEXBETRIEB 271 10.4.2
WELLENLAENGENMULTIPLEXTECHNIK 272 10.4.2.1 PRISMENMULTIPLEXER UND
PRISMENDEMULTIPLEXER 273 10.4.2.2 BEUGUNGSGITTER ALS MULTIPLEXER BZW.
DEMULTIPLEXER 274 10.4.2.3 MULTIPLEXER UND DEMULTIPLEXER AUS
DIELEKTRISCHEN DUENNSCHICHTFILTERN . 275 * 12 INHALTSVERZEICHNIS 10.4.3
OPTISCHER UEBERLAGERUNGSEMPFANG 277 10.4.4 OPTISCHE BUSSYSTEME 283 11
MESSVERFAHREN DER OPTISCHEN INFORMATIONSUEBERTRAGUNG UND DER
LICHTWELLENLEITER- TECHNIK 285 11.1 ERZIELEN EINER ANGENAEHERTEN
MODENGLEICHGEWICHTSVERTEILUNG 285 11.1.1 70-%-ANREGUNG 285 11.1.2
MODENMISCHUNG MIT VORLAUF LICHTWELLENLEITER 287 11.1.3 MODENMISCHUNG MIT
VORLAUF LICHTWELLENLEITER, KONZENTRIERTE FORM ... 287 11.1.4
MODENMISCHUNG MIT MODENFILTER 287 11.2 MESSEN DER NUMERISCHEN APERTUR
288 11.3 MESSEN DER OPTISCHEN LEISTUNG BZW. DES OPTISCHEN PEGELS 289
11.4 MESSEN DER DAEMPFUNG 290 11.4.1 MESSBEDINGUNGEN 290 11.4.2
MESSMETHODEN 291 11.4.2.1 ABSCHNEIDEVERFAHREN (CUT-BACK-METHOD) 291
11.4.2.2 EINFUEGEVERFAHREN (INSERTION-LOSS-METHOD) 292 11.4.2.3
DAEMPFUNGSMESSUNG AN MONOMODE-LICHTWELLENLEITERN 292 11.4.3
DAEMPFUNGSMESSUNG AN STECKVERBINDUNGEN 293 11.4.3.1 MESSVERFAHREN MIT
IDENTISCHEM LICHTWELLENLEITER 293 11.4.3.2 MESSVERFAHREN MIT KURZER
KONFEKTIONIERTER LEITUNG 294 11.5 REFLEKTOMETERVERFAHREN 294 11.5.1
REFLEKTOMETER ZUR FEHLERORTUNG 294 11.5.2 REFLEKTOMETER ALS
DAEMPFUNGSMESSGERAET 297 11.5.3 REFLEKTOMETER ALS RUECKSTREUMESSGERAET;
RUECKSTREUVERFAHREN 297 11.6 MESSUNG DER BASISBANDBREITE BZW. DISPERSION
300 11.6.1 VORBEMERKUNGEN 300 11.6.2 BANDBREITENMESSUNG VON
MULTIMODEFASERN 302 11.6.2.1 CCITT-EMPFEHLUNGG.651 302 11.6.2.2
AUSFUEHRUNGSBEISPIEL EINES IMPULSMESSPLATZES 302 11.6.3 DISPERSIONSMESSUNG
VON MONOMODEFASERN 304 11.7 MESSUNG DES BRECHZAHLPROFILS 306 11.7.1
UEBERBLICK 306 11.7.2 NAHFELDTECHNIK 307 11.7.3 ELIMINIERUNG DES
LECKMODENEINFLUSSES BEI DER NAHFELDMESSUNG 308 11.7.4 RNF-VERFAHREN 311
11.8 BESTIMMUNG DES FELDDURCHMESSERS VON MONOMODEFASERN 314 11.8.1
TRANSVERSALVERSATZVERFAHREN 314 11.8.2 ERMITTLUNG AUS DEM NAH-ODER
FERNFELD 315 11.9 BESTIMMUNG DER GRENZWELLENLAENGE 316 11.9.1 TECHNIK DER
UEBERTRAGENEN LEISTUNG 317 11.9.2 TECHNIK DES MODENFELDRADIUS 318
LITERATURVERZEICHNIS 319 SACHWOERTERVERZEICHNIS 326
|
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