expertliljverlag Lichtwellenleiter-Technik Dr. rer. nat. Dieter Eberlein

Transkript

1 Lichtwellenleiter-Technik Dr. rer. nat. Prof. Dr.-lng. habil. Wolfgang Glaser Dipl.-lng. Christian Kutza Dr. sc. techn. Jurgen Labs Dr.-lng. Christina Manzke 7. Auflage Mit 201 Bildern und 50Tabellen Kontakt & Studium Band 596 Herausgeber: Prof. Dr.-lng. Dr.h.c. Wilfried J.Bartz Dipl.-lng. Elmar Wippler expertliljverlag

2 Inhaltsverzeichnis Vorwort Vorwort zur 7. Auflage 1 Grundlagen der Lichtwellenleiter-Technik Physikalische Grundlagen der Lichtwellenleiter-Technik Einleitung Das Prinzip der optischen Informationsubertragung Die Vorteile der Nachrichtenubertragung uber Lichtwellenleiter Das elektromagnetische Spektrum Signalausbreitung im Lichtwellenleiter Dampfung im Lichtwellenleiter Zusammenfassung Lichtwellenleiter-Typen und Dispersion Einleitung Stufenprofil-Lichtwellenleiter und Modendispersion Gradientenprofil-Lichtwellenleiter und Profildispersion Parabelprofil-Lichtwellenleiter mit optimiertem Brechzahlprofil und Materialdispersion Standard-Singlemode-Lichtwellenleiter und chromatische Dispersion Singlemode-Lichtwellenleiter mit reduziertem Wasserpeak Dispersionsverschobener Singlemode-Lichtwellenleiter Cut-off shifted Lichtwellenleiter Non-zero dispersion shifted Lichtwellenleiter Non-zero dispersion shifted Lichtwellenleiter fur erweiterten Wellenlangenbereich Polarisationsmodendispersion (PMD) Alterung von Lichtwellenleitern Zusammenfassung Optoelektronische Bauelemente Einleitung Elektrooptische Wechselwirkungen im Halbleiter Lumineszenzdioden Laserdioden Empfangerdioden Zusammenfassung Literatur 76

3 2 Losbare Verbindungstechnik von Lichtwellenleitern 77 Christian Kutza 2.1 Losbare Verbindungstechnik in optischen Ubertragungssystemen Allgemeine Anforderungen an losbare Koppelstellen Optisch ideale Koppelstellen Kopplung von Multimode-Lichtwellenleitern Kopplung von Singlemode-Lichtwellenleitem Reale Koppelstellen Multimode-Lichtwellenleiter-Kopplung Singlemode-Lichtwellenleiter-Kopplung Faser-Aktivelement-Kopplung Ursachen optischer Verluste an losbaren Koppelstellen Intrinsische Verluste Extrinsische Verluste Technologien fur losbare Lichtwellenleiter-Verbindungen Ubersicht der Verbindungstechnologien Optische Steckverbinder Stecker mit direkter Steckerstirnflachenkopplung Stecker mit Strahlaufweitung Mehrfasersysteme " Quasilosbare Verbindungen Kenngroflen von losbaren optischen Koppelstellen Optische Kenngrofien der Koppelstelle Einfugedampfung Reflexionsdampfung Mechanische und Umgebungs-Parameter Steckverbinderstandards und Montagetechnologien Standardisierung und Normung Ubersicht aktueller Steckerstandards Neuentwicklungen Montagetechnologien Klebetechnologie Crimp-& Cleave-Technologie Losungen fur Feldmontage Literatur Nichtlosbare Glasfaserverbindung - Fusionsspleiften 122 Christina Manzke, Jurgen Labs 3.1 Einfuhrung Werkstoffe und Herstellungsverfahren fur Lichtwellenleiter Werkstoffe fur Lichtwellenleiter Herstellungsverfahren fur Lichtwellenleiter Das FusionsspleiBen Einflussfaktoren Spleiftvorbereitung Das SpleiBen Bestimmen der SpleifidSmpfung 149

4 3.3.5 Zugfestigkeit Schutz des Spleiftes Spezielle Spleifte Faserbandchen SpleiUen unterschiedlicher Fasern Ausblick Literatur Lichtwellenleiter-Messtechnik Messung von Leistungen und Dampfungen Einleitung Verfahren zur Herstellung einer Modengleichgewichtsverteilung Leistungsmessung Dampfungsmessung Zusammenfassung Die Ruckstreumessung als universelles Messverfahren Einleitung Das Prinzip der Ruckstreumessung Die Ruckstreukurve als Mess-Ergebnis Gestreute und reflektierte Leistungen Zusammenfassung Die Analyse von Riickstreudiagrammen Einleitung Die Interpretation der Ruckstreukurve Die Auswertung problematischer Ruckstreudiagramme Kopplung von Singlemode-Lichtwellenleitern mit unterschiedlichen Modenfelddurchmessem Zusammenfassung Interpretation der Mess-Ergebnisse Vergleich zwischen Dampfungs-und Ruckstreukurve Mittelung der Mess-Ergebnisse Zusammenfassung Parameter und Definitionen Einleitung Dynamik Impulswiederholrate Impulslange und Auflosungsvermogen Totzonen Weitere Parameter Zusammenfassung Praktische Hinweise zur Ruckstreumessung Allgemeine Hinweise Vor- und Nachlauf-LWL Geisterbilder Kurvenauswertung Fehlanpassungen Kriterien zur Beurteilung der Qualitat der installierten Strecke 220

5 4.6.7 Zusammenfassung 223 "4 4.7 Reflexionsmessungen Einleitung Besonderheiten g Zusammenfassung 4.8 LWL-Uberwachungssysteme? Dunkelfasermessung Q Messung der aktiven Faser 4.9 Messungen an DWDM-Systemen ri Modifikation der herkommlichen Messungen ^ Spektrale Messungen Dispersionsmessungen Zusammenfassung 4.10 Literatur 5 Optische Ubertragungssysteme Systemparameter, 5.2 Planung des Dampfungsbudgets 5.3 Systemplanung Grundlagen " Digitale Systeme Analoge Systeme Zusammenfassung _ Lichtwellenleiter-Systeme Topologien Industrielle Anwendungen 2,-«5.4.3 Systeme mit Kunststoff-Lichtwellenleitern Gigabit-Ethernet rg Optische Freiraumubertragung Digitale Hierarchien und Netzstrukturen ^_ Zugangsnetze ^7fi Passive Optische Netze ' Citynetze l '' Weitverkehrsnetze 'L Netze mit optischen Verstarkern 27o Zusammenfassung ^_ n lvm 5.5 Literatur 6 Entwicklungsrichtungen Wolfgang Glaser 6.1 Kanalbundelung in der Lichtwellenleiter-Technik 9ft 1, Verfahren der Kanalbundelung 2jL Realisierung optischer Bundelungstechniken ~ DWDM-Systeme ~! CWDM-Systeme 2 ' OTDM-Systeme 28y

6 6.2 Integration von Lichtwellenleiter-Funktionsgruppen Entwicklung der optischen Signalverarbeitung Integrationstechnologien Grundstrukturen Realisierung von Funktionsgruppen Forschungsrichtungen Optische Verstarkung Anwendungsgebiete Faserverstarker Halbleiterverstarker Nichtlineare Optik Nichtlineare Effekte Das Soliton Soliton-Anwendung Literatur Anhang Abkurzungen Formelzeichen und MafJeinheiten Fachbegriffe 325