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1990 | Buch

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Lichtwellenleiter für die optische Nachrichtenübertragung

Grundlagen und Eigenschaften eines modernen Übertragungsmediums

verfasst von: Dr.Ing. Siegfried Geckeler

Verlag: Springer Berlin Heidelberg

Buchreihe : Nachrichtentechnik

Enthalten in: Professional Book Archive

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Über dieses Buch

Aus den Besprechungen: "... Bei den Grundlagen werden die wichtigsten Begriffe an einfachen und leicht überschaubaren Beispielen erläutert. Wesentliche Aspekte der Übertragung durch Lichtleitfasern werden bereits hier berührt, und der Leser wird auf die folgenden Kapitel vorbereitet. Im nachfolgenden Abschnitt wird detailliert auf die Lichtausbreitung in Monomode- und Multimodefasern eingegangen. Dabei werden die Monomode- und Multimode-Theorie etwa gleich ausführlich behandelt. Das letzte Kapitel über Übertragungssysteme beschäftigt sich mit den Eigenschaften von Sendern und Empfängern, soweit sie für das Übertragungsverhalten von Interesse sind. Einige abschließende Seiten sind der kohärenten Übertragung gewidmet, die sicherlich in den nächsten Jahren immer größere Aufmerksamkeit finden wird. Ein umfangreiches Literaturverzeichnis hilft dem Leser bei der Vertiefung einzelner Problemkreise. Im Anhang befinden sich sieben Basic-Programme zur Berechnung einfacher Faser- und Systemeigenschaften. Das Buch kann all denen empfohlen werden, die einen Zugang zum Gebiet der optischen Nachrichtenübertragung suchen." ntz Archiv#1

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter
1. Einführung
Zusammenfassung
Für die Übertragung von Nachrichten benötigt man, unabhängig vom verwendeten Verfahren, drei wesentliche Dinge:
  • eine Signalquelle
  • ein Übertragungsmedium
  • und einen Signalempfänger.
Siegfried Geckeler
2. Elementare Grundlagen
Zusammenfassung
Dieses Kapitel beschreibt mit einfachen mathematischen Mitteln die elementaren Grundlagen der Lichtwellenleitertechnik. Kompliziertere Beschreibungsmethoden, die feinere Einzelheiten der Lichtwellenleitereigenschaften verständlich machen, werden in späteren Kapiteln behandelt.
Siegfried Geckeler
3. Systemtheoretische Grundlagen
Zusammenfassung
An verschiedenen Stellen des Kapitels 2, z.B. bei der Erklärung der Übertragungsbandbreite einer Faser, wurde deutlich, daß die dort angewandte elementare Mathematik nur für eine oberflächliche Beschreibung der Eigenschaften eines Lichtwellenleiters ausreicht; für eine eingehendere Beschreibung in späteren Kapiteln sind anspruchsvollere mathematische Methoden notwendig. Zu diesen zählt die Systemtheorie [3.1], die sich mit der Beeinflussung von Schwingungsvorgängen beim Durchlaufen eines Systems befaßt. Das Wort „System“ ist dabei ein symbolischer Sammelbegriff, denn der mathematische Formalismus der Systemtheorie kann auf elektrische, mechanische und optische Schwingungen gleich gut angewendet und auch auf vielen anderen Gebieten benützt werden, z.B. in der mathematischen Statistik. Im folgenden werden einige Begriffe und Methoden der Systemtheorie erklärt, die sich für die Beschreibung der Eigenschaften von Lichtwellenleitern und von damit ausgerüsteten Nachrichtenübertragungssystemen als nützlich erwiesen haben.
Siegfried Geckeler
4. Ausbreitung von Lichtwellen
Zusammenfassung
Die Ausbreitung von Lichtwellen in Lichtwellenleitern wird einerseits durch die Materialeigenschaften der Gläser beeinflußt, aus denen der Lichtwellenleiter aufgebaut ist, andererseits durch die geometrische Form des Lichtwellenleiters und durch sein Brechzahlprofil.
Siegfried Geckeler
5. Monomodefasern
Zusammenfassung
Monomodefasern (neuerdings auch Einmodenfasern genannt) sind als Übertragungsmedium vor allem für Breitbandübertragung über sehr große Entfernungen geeignet. Sie sind ein Sonderfall des in Abschnitt 4.2 behandelten allgemeinen Lichtwellenleiters, bei dem durch einen verhältnismäßig kleinen Kernradius a der v-Wert (4.60) kleiner als der cutoff-Wert v c des zweiten Modus LP11 gemacht wird, sodaß nur der Grundmodus LP01 ausbreitungsfähig ist, s. Bild 4.13 und 4.14. Typische Werte der Parameter von Monomodefasern für λ ≈ 1,3 µm sind 2a ≈ 9 µm, A N ≈ 0,1 und v ≈ 2,2. Einzelheiten zur Theorie von Monomodefasern findet man u.a. in [4.10–4.16] sowie in [5.1].
Siegfried Geckeler
6. Multimodefasern
Zusammenfassung
Während Monomodefasern vor allem für Breitbandübertragung über sehr große Entfernungen in Frage kommen, haben Multimodefasern große technische Bedeutung für kostengünstige Übertragungssysteme für kleine bis mittlere Entfernungen und Bitraten (≤10...15 km, ≤140 Mbit/s, Näheres in Abschnitt 7.4). Der Kerndurchmesser 2a und auch die numerische Apertur AN sind bei Multimode-fasern wesentlich größer als bei Monomodefasern; daher sind bei Steckern und Spleißen gröbere mechanische Toleranzen zulässig und als Sender können außer Lasern auch inkohärente Lichtquellen (LED) verwendet werden, weil deren geringere Strahldichte hier ausreicht, um brauchbare Lichtleistungen einzukoppeln. Die meisten Multimodefasern sind Gradientenfasern mit typischen Zahlenwerten von 2a =50 μm, AN≈0,2, ∆≈0,009, d.h. v ≈37 bei λ = 0,85 μm und v 24 bei λ = 1,3 μm. Diese Fasern können nach (4.62) mehrere hundert Moden führen und erreichen Bandbreite-Längenprodukte von einigen GHz•km. Für einfache Kurzstrecken-Übertragungssysteme sind auch Stufenfasern in Gebrauch mit typischen Zahlenwerten von 2a≈100 μm und A N≈0,3.
Siegfried Geckeler
7. Übertragungssysteme mit Lichtwellenleitern
Zusammenfassung
Durch ihre hohe Übertragungsbandbreite und ihre geringe Dämpfung sowie durch weitere günstige Eigenschaften, s. Kapitel 1, sind Lichtwellenleiter ein sehr vorteilhaftes Medium für die Übertragung von Breitbandsignalen über große Entfernungen. Zu einem vollständigen Übertragungssystem gehören aber neben dem Übertragungsmedium auch geeignete Sender und Empfänger, die in ihren Abmessungen und Betriebsdaten an das Übertragungsmedium angepaßt sind, sowie zusätzliche Bauteile, wie z.B. Steckverbindungen, Koppel- und Verzweigungselemente. Eine Übersicht über diese Systembestandteile sowie ausführliche Literaturverzeichnisse findet man in [7.1,7.2].
Siegfried Geckeler
Backmatter
Metadaten
Titel
Lichtwellenleiter für die optische Nachrichtenübertragung
verfasst von
Dr.Ing. Siegfried Geckeler
Copyright-Jahr
1990
Verlag
Springer Berlin Heidelberg
Electronic ISBN
978-3-642-83951-1
Print ISBN
978-3-540-51727-6
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-642-83951-1