Optische Ubertragungs technik in der Praxis

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1 Christoph P. Wrobel Optische Ubertragungs technik in der Praxis Komponenten, Installation, Anwendungen 3., aktualisierte und erweiterte Auflage

2 1 Physikalische Grundlagen Optische Grundlagen Was ist Licht? Grundbegriffe der Optik Entwicklungen für die Zukunft Grundlagen der Halbleiter Die Einteilung der Atome Das Bändermodell Spontane und stimulierte Licht-Emission Eigenhalbleiter und Fehlstellenhalbleiter Der pn-übergang 17 2 Lichtwellenleitertechnik Brechzahlprofile Das Stufenprofil Das Gradientenprofil Akzeptanzwinkel und numerische Apertur Strahlen im Lichtwellenleiter Meridionalstrahlen Schiefe Strahlen Helixstrahlen Moden in Lichtwellenleitern Mantelmoden Leckmoden Modenrauschen Modenverteilungsrauschen Verluste Dämpfung Biegedämpfung Kopplungsverluste Dispersion Modendispersion Chromatische Dispersion Materialdispersion Wellenleiterdispersion Polarisationsmodendispersion PMD Rechnen mit der chromatischen Dispersion Zusammenfassung zur Dispersion Bandbreite-Länge-Produkt 48

3 Vin Inhaltsverzeichnis 2.8 LWL-Typen Multimode-Glasfaser Monomode-Glasfaser Hole-Assisted Lightguide Fibre HALF Kunststoff-Faser PCS- / HCS -Faser Herstellung von Glasfasern MCVD-Verfahren PCVD-Verfahren PICVD-Verfahren OVD-Verfahren VAD-Verfahren Faserziehen und Primärbeschichten Qualität von Lichtwellenleitern 65 3 Optische Übertragungstechnik Signalformen Digitales Signal Analoges Signal bei Audio-Übertragung Video-Signal Aufbau eines Übertragungssystems Modulation Leitungsüberwachung Sender Empfänger Multiplex-Übertragung Vorteile der optischen Übertragungstechnik Einsatzgebiete 83 4 Optische Verbindungstechnik Steckverbinder 85.1 F-SMA 94.2 LSA und LSB (DIN-Steckverbinder) 96.3 FC/PC und FC/APC 98.4 Bikonischer Steckverbinder (BAM) BFOC (ST ) SC MIC MT-RJ MT und MPO, MTP, MPX VF E MU LC und F LX FJ oder OptiJack 108

4 IX.16 Kunststoff-Steckverbinder Linsenstecker Hybrid-Steckverbinder LWL-Steckverbinder für Platinenmontage LWL-Drehkupplung Bedingt lösbare Verbindungen Spleiß Klebespleiß Schmelzspleiß Lichtwellenleiter-Kabel Anforderungen an das LWL-Kabel Kabelaufbau nach DIN VDE Allgemeine Bestimmungen Aufbau der Einzelader Aufbau der Bündelader Bezeichnungsschema Anordnung, Kennzeichnung, Zähl weise Spezielle Kabelausführungen Kabelherstellung und Kabeleigenschaften Sekundärbeschichtung Verseilung Aufbringen von Zugelementen Ummantelung Sonderausführungen Hybridkabel Bändchenkabel Seekabel Luftkabel Sende- und Empfangselemente Sendedioden LED Laserdiode Kantenemittierende LED (ELED) Einkopplung in die Faser Empfangsdioden PIN-Fotodiode Lawinen-Fotodiode Bidirektionaler Transceiver Übersicht der Komponenten Kombination der Komponenten Optische Verstärker Physik des optischen Verstärkers Systemtechniken Problematik 151

5 X Inhaltsverzeichnis SOA Raman-Verstärker Optische Dämpfungsglieder Optische Sicherung Optische Koppler und Schalter Gewünschte Eigenschaften eines Kopplers Charakteristische Kenngrößen Prinzipien für Abzweige Abzweige mit Stirnflächenkopplung Das Versatzprinzip Die Linsenkopplung Oberflächenkopplung Abzweige mit gekrümmten Fasern Abzweige mit Gitterkoppler Fibre Bragg Gräting FBG Beurteilung der vorgestellten Prinzipien Optische Schalter Einsatzbereiche Baumstruktur Busstruktur Bidirektionale Übertragung Einsatz in der optischen Messtechnik Herstellung von Abzweigen (Integrierte Optik) Wellenlängenmultiplexer - WDM Planung und Installation Strukturierte Verkabelung Topologien Verkabelungsstandards Klassifizierung der Übertragungsstrecken Multimode-Kategorien Monomode-Kategorien Vorteil für den Anwender Weitere Spezifikationen Auswahl der Systeme IP-Schutzarten Das Dämpfungsbudget Planung von Baumstrukturen Faserauswahl Auswahl des Kabels Auswahl der Steckverbinder Systemauswahl Verkabelung Einziehen Verlegung im Erdreich 207

6 XI Verlegung in Kabelkanälen und Rohren Verlegung von Seekabeln Biegeradius Temperaturbereiche Verbindungsstellen Aufteilung von Bündelkabel Reparaturen an der Kabelinstallation Steckermontage Vorbereiten des Kabels Montieren des Steckers Stecker anspleißen Spleißen Wartung Überwachung im Betrieb Sicherheitshinweise Anwendungen Mess- und Regeltechnik Strahlenmessung in der Medizin Weitere nutzbare Eigenschaften Schnittstellen V. 11-Übertragungssystem V.24-Übertragungssystem SCSI IEEE FireWire Fibre-Channel Optobus Optische Backplane Feldbusse CAN II/O-System byteflight Andere Feldbusse Lokale Netze - LAN FDDI Token Ring Wireless LAN Reichweitenverlängerung bei IBM-Netzen Optische Transportnetze OTN Verbindung von LANs Router Photonische Netze OPAL City-Netze CATV Fernnetze 244

7 245 agssystem ungperlwl 248 flg 252 ^Anregung 253 :und RML 257 nessung 258 ungsmessung von Steckverbindern 262 [flussdämpfung von Steckverbindern 268 I Dimpfiingsmessung von Lichtwellenleitern 269 Ä ^ Silckstreumessung 271 Kfc fi*s Augendiagramm S&S BUfefelermessung und Signal/Stör-Abstand 279.iÖJß Messung der Basisbandbreite Q-Faktor-Messung Sonstige Messungen 282 Anhang 283 Mathematischer Exkurs 283 Akzeptanzwinkel Q 284 Numerische Apertur AN 284 Modendispersion 285 Marktübersichten 286 Steckverbinder 287 LWL-Fasern 288 LWL-Kabel 288 Filter, Koppler, Schalter 289 Dioden, Transceiver, Verstärker 289 Montage-Zubehör 289 Spleiße, Spleißgeräte 290 Verteilfelder, Verteil schränke 290 OTDR 290 Handheld"-Messgeräte 291 Analysatoren 291 Wireless Optische Übertragung 291 Herstelleradressen 292 Abkürzungsverzeichnis 297 Verwendete Formelzeichen

8 XIII Verwendete Normen 301 Literaturverzeichnis 304 Zeitschriften 306 Links 306 Glossar 307 Stichwortverzeichnis 323