Einführung in die Optische Nachrichtentechnik

Mit der schnellen Entwicklung und dem fortschreitenden Einsatz opti scher Nachrichtensysteme werden mehr und mehr Ingenieure und Naturwissenschaftler benotigt, die mit diesem Gebiet vertraut sind. Dies hat bereits in einigen Universitaten und Hochschulen zur EinfUhrung entsprechender Lehrveranstaltungen und Praktika gefUhrt. Zu diesem Thema sind in den letzten Jahren zahlreiche Biicher erschienen - bevor zugt in englischer Sprache -, die in den meisten Fallen fUrden Fachmann zur Fortbildung oder als Nachschlagewerke geeignet sind. Daher und aufgrund der Erfahrungen in der Lehre an der Technischen Universitat Berlin fUr das Fach "Optische Ubertragungssysteme" ist dieses Buch als Grundlage fUr die Ausbildung in diesem Gebiet gedacht. Um den Vorkenntnissen vor aHem von Studenteq der Elektrotechnik (in dieses Fachgebiet wird sich diese neue Technik am ehesten integrieren lassen) gerecht zu werden, wird anfangs ein relativ weiter Raum der geometrischen Optik und der Wellenoptik gewidmet. Es werden einige Gebiete gestreift, die fUr die Grundlagen nicht unbedingt notwendig erscheinen, jedoch fUr eine spatere Vertiefung wichtig sind. Obwohl die Stufenprofil-Lichtwellenleiter kaum mehr von praktischer Bedeutung sind, sind sie doch als EinfUhrung in die komplexen Zusammenhange geeignet. Daher wurde der theoretischen Behandlung des Stufenprofil Lichtwellenleiters ahnlich viel Raum gegeben wie dem Gradientenprofil Lichtwellenleiter, dessen praktische Bedeutung wesentlich grol3er ist. Da die Monomode-Lichtwellenleitergerade in letzter Zeit wieder aufgrol3es Interesse stol3en, werden sie in einem eigenen Kapitel behandelt.

0 Einleitung. - 0. 1 Historischer Überblick. - 0. 2 Vektorfelder. - 0. 3 Radiometrische Einheiten. - 1 Die wichtigsten optischen Grundgesetze. - 1. 1 Mathematische Darstellung einer ebenen Welle. - 1. 2 Phasen- und Gruppengeschwindigkeit. - 1. 3 Maxwell-Gleichungen. - 1. 4 Ableitung der Wellengleichung. - 1. 5 Snellius sches Brechungsgesetz. - 1. 6 Reflexionsgesetz und Totalreflexion. - 1. 7 Begriff der Polarisation. - 1. 8 Kohärenz. - 2 Übertragungsmedium. - 2. 1 Schichtwellenleiter. - 2. 2 Stufenprofil-Lichtwellenleiter. - 2. 3 Monomode-Lichtwellenleiter. - 2. 4 Gradientenprofil-Lichtwellenleiter. - 2. 5 Leckwellen. - 2. 6 Lichtwellenleiter-Dämpfung. - 2. 7 Phasenraumdiagramm. - 2. 8 Technologie. - 2. 9 Zusammenfassung. - 2. 10 Aufbau und Eigenschaften von Lichtwellenleiter-Kabeln. - 3 Messungen an Vorformen und Lichtwellenleitern. - 3. 1 Messungen an Vorformen. - 3. 2 Messungen an Lichtwellenleitern. - 3. 3 Messungen an LWL-Kabeln. - 4 Sendeelemente. - 4. 1 Grundlagen. - 4. 2 Lumineszenzdioden. - 4. 3 Halbleiterlaser. - 4. 4 Technologie. - 5 Messungen an Halbleiterlichtemittern. - 5. 1 Bestimmung der P/i-Kennlinie. - 5. 2 Modulationsbandbreite. - 5. 3 Harmonische Verzerrungen und Intermodulation. - 5. 4 Abstrahlcharakteristik. - 5. 5 Rauschen von Halbleiterlasern. - 5. 6 Statisches und dynamisches spektrales Verhalten. - 5. 7 Alterungsmessungen. - 6 Detektoren. - 6. 1 Grundlagen. - 6. 2 pn-Diode. - 6. 3 pin-Photodiode. - 6. 4 Lawinenphotodiode. - 6. 5 Rauschen von Photodetektoren. - 6. 6 Verschiedene Detektortypen. - 6. 7 Messungen. - 7 Kopplung zwischen Einzelkomponenten. - 7. 1 Kopplung Sender-Lichtwellenleiter. - 7. 2 Kopplung zwischen Lichtwellenleiter und Lichtwellenleiter. - 7. 3 Modenrauschen. - 8 Empfänger. - 8. 1 Grenzempfindlichkeit. - 8. 2 Rauschbetrachtungen. - 8. 3 Gesamtaufbau. - 9 Modulations- und Codierungsverfahren. - 9. 1 Zeit- undwertkontinuierliche Modulation. - 9. 2 Zeitdiskrete und wertkontinuierliche Modulation. - 9. 3 Zeit- und wertdiskrete Modulation. - 9. 4 Quellencodierung. - 9. 5 Leitungscodierung. - 10 Spezielle Systeme. - 10. 1 Multiplexsysteme. - 10. 2 Heterodyn-Empfang. - 10. 3 Datenbussysteme. - 11 Einsatzmöglichkeiten.