Lichtwellenleiter-Technik

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1 Lichtwellenleiter-Technik Grundlagen - Verbindungs- und Meßtechnik - Systeme -Trends Dr. rer. nat. Prof. Dr.-Ing. habil. Wolfgang Glaser Dipl.-Ing. Christian Kutza Dr. sc. techn. Jürgen Labs Mit 163 Bildern, 33 Tabellen und 30 Literaturstellen Kontakt & Studium Band 596 Herausgeber: Prof. Dr.-Ing. Wilfried J. Bartz Technische Akademie Esslingen Weiterbildungszentrum DI Elmar Wippler expert verlag expertly^ verlag

2 Inhaltsverzeichnis Vorwort 1 Grundlagen der Lichtwellenleiter-Technik Physikalische Grundlagen der Lichtwellenleiter-Technik Einleitung Das Prinzip der optischen Informationsübertragung Die Vorteile der Nachrichtenübertragung über Lichtwellenleiter Das elektromagnetische Spektrum Signalausbreitung im Lichtwellenleiter Dämpfung im Lichtwellenleiter Zusammenfassung Lichtwellenleiter-Typen und Dispersion Einleitung Stufenprofil-Lichtwellenleiter Gradientenprofil-Lichtwellenleiter Monomode-Lichtwellenleiter Zusammenfassung Optoelektronische Bauelemente Einleitung Elektrooptische Wechselwirkungen im Halbleiter Lumineszenzdioden Laserdioden Empfängerdioden Zusammenfassung Weiterführende Literatur 52 2 Lösbare Verbindungstechnik von Lichtwellenleitern 53 Christian Kutza 2.1 Lösbare Verbindungstechnik in optischen Übertragungssystemen Allgemeine Anforderungen an lösbare Koppelstellen Optisch ideale Koppelstellen Kopplung von Multimode-Lichtwellenleitern Kopplung von Monomode-Lichtwellenleitern Reale Koppelstellen Multimode-Lichtwellenleiter-Kopplung Monomode-Lichtwellenleiter-Kopplung Faser-Aktivelement-Kopplung Ursachen optischer Verluste an lösbaren Koppelstellen 64

3 2.2.5 Intrinsische Verluste Extrinsische Verluste Technologien für lösbare Lichtwellenleiter-Verbindungen Übersicht der Verbindungstechnologien Optische Steckverbinder Stecker mit direkter Steckerstirnflächenkopplung Stecker mit Strahlaufweitung Mehrfasersysteme Quasilösbare Verbindungen Kenngrößen von lösbaren optischen Koppelstellen Optische Kenngrößen der Koppelstelle Einfügedämpfung Reflexionsdämpfung Mechanische und Umgebungs-Parameter Steckverbinderstandards und Montagetechnologien Standardisierung und Normung Übersicht aktueller Steckerstandards Neuentwicklungen Montagetechnologien Klebetechnologie Crimp & Cleave-Technologie Lösungen für Feldmontage Literatur 96 3 Nichtlösbare Verbindungen - Spleißtechnologien 97 Jürgen Labs 3.1 Einführung Werkstoffe und Herstellungsverfahren für Lichtwellenleiter Werkstoffe für Lichtwellenleiter Herstellungsverfahren für Lichtwellenleiter Verbindungsverfahren für Lichtwellenleiter-Spleißtechnologien Absetzen des Kabelmantels und der Primär- und Sekundärumhüllung Präparieren der Verbindungsflächen Mechanischer Spleiß Schmelzspleiß Positionieren der Lichtwellenleiterenden Verschmelzen der Lichtwellenleiterenden Spleißschutz Bindekinetische Vorgänge Optische Eigenschaften der Spleißkoppelstelle Mechanische Eigenschaften der Spleißkoppelstelle Ausblick Literatur Lichtwellenleiter-Meßtechnik Messung von Leistungen und Dämpfungen 126

4 4.1.1 Einleitung Verfahren zur Herstellung einer Modengleichgewichtsverteilung Leistungsmessung Dämpfungsmessung Zusammenfassung Die Rückstreumessung als universelles Meßverfahren Einleitung Das Prinzip der Rückstreumessung Die Rückstreukurve als Meßergebnis Die Ereignisse auf der Rückstreukurve Zusammenfassung Die Analyse von Rückstreudiagrammen Einleitung Die Interpretation der Rückstreukurve Die Auswertung problematischer Rückstreudiagramme Zusammenfassung Parameter und Definitionen Einleitung Dynamik Impulswiederholrate Impulsbreite und Auflösungsvermögen Totzonen Weitere Parameter Praktische Hinweise zur Rückstreumessung Allgemeine Hinweise Vor- und Nachlauf-LWL Geisterbilder Kurvenauswertung Fehlanpassungen Kriterien zur Beurteilung der Qualität der installierten Strecke Reflexionsmessungen Einleitung Besonderheiten Literatur Optische Übertragungssysteme Systemparameter Planung des Leistungsbudgets Systemplanung Grundlagen Digitale Systeme Analoge Systeme Lichtwellenleiter-Systeme Topologien Industrielle Anwendungen Systeme mit Kunststoff-Lichtwellenleitem Lokale Netze 199

5 5.4.5 Optische Freiraumübertragung Digitale Hierarchien und Netzstrukturen Zugangsnetze Citynetze Weitverkehrsnetze Netze mit optischen Verstärkern Weiterführende Literatur Entwicklungsrichtungen 218 Wolfgang Glaser 6.1 Wellenlängenmultiplex Verfahren der Kanalbündelung Realisierung optischer Bündelungstechniken WDM-und DWDM-Systeme Integrationstechnologien Entwicklung der optischen Signalverarbeitung Integrationstechnologien Grundstrukturen Realisierung von Funktionsgruppen Optische Verstärkung Anwendungsgebiete Faserverstärker Halbleiterverstärker Nichtlineare Optik Nichtlineare Effekte Das Soliton Soliton-Anwendung Literatur Anhang Abkürzungen Formelzeichen und Maßeinheiten Fachbegriffe 255