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Dieter Eberlein | Christian Kutza | Jürgen Labs | Christina Manzke

Lichtwellenleiter-Technik

Studienausgabe

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EAN/ISBN
9783838551753
10. 10. Aufl. = 1. Aufl. bei utb 2018

Details

Die moderne Kommunikations- und Informationstechnik verlangt immer größere Übertragungsbandbreiten und verstärkungsfrei überbrückbare Streckenlängen. Die Anforderungen an die Störsicherheit wachsen bei steigenden Störpegeln. Diese teilweise gegensätzlichen Forderungen können nur durch Nachrichtenübertragung mit Lichtwellenleiter (LWL) gut erfüllt werden.
Das Buch gibt eine Einführung in die Lichtwellenleiter-Technik. Der Stoff wird theoretisch fundiert aufbereitet, dann wird der Bogen gespannt bis hin zu konkreten praktischen Beispielen und Anwendungen. Der Leser kann den Stoff unmittelbar auf seine Problemstellungen anwenden.
Eine Vielzahl neuer Aspekte sind berücksichtigt, wie aktuelle Normen, neue Fasertypen, Fiber-to-the-Home/Building (FTTx), besondere Anforderungen bei der Realisierung von 40/100Gigabit-Ethernet über Multimode-LWL sowie neue Aspekte bei der Lösbaren und nichtlösbaren Verbindungstechnik.
  • CoverCover
  • ImpressumIV
  • Herausgeber-VorwortV
  • VorwortVII
  • InhaltsverzeichnisVIII
  • 1 Dieter Eberlein: Grundlagen der Lichtwellenleiter-Technik1
  • 1.1 Physikalische Grundlagen der Lichtwellenleiter-Technik1
  • 1.1.1 Prinzip der optischen Informationsübertragung2
  • 1.1.2 Vor- und Nachteile der LWL-Übertragung3
  • 1.1.3 Elektromagnetisches Spektrum5
  • 1.1.4 Signalausbreitung im Lichtwellenleiter6
  • 1.1.5 Dämpfung im Lichtwellenleiter10
  • 1.1.6 Zusammenfassung16
  • 1.2 Lichtwellenleiter-Typen und Dispersion16
  • 1.2.1 Stufenprofil-Lichtwellenleiter und Modendispersion17
  • 1.2.2 Gradientenprofil-Lichtwellenleiter und Profildispersion22
  • 1.2.3 Vergrößerung Bandbreite-Längen-Produkt28
  • 1.2.4 Standard-Singlemode-Lichtwellenleiter und chromatische Dispersion33
  • 1.2.5 Singlemode-LWL mit reduziertem Wasserpeak42
  • 1.2.6 Dispersionsverschobener Singlemode-LWL43
  • 1.2.7 Cut-off shifted Lichtwellenleiter44
  • 1.2.8 Non-zero dispersion shifted Lichtwellenleiter44
  • 1.2.9 NZDSF für erweiterten Wellenlängenbereich47
  • 1.2.10 Lichtwellenleiter mit reduzierter Krümmungsempfindlichkeit48
  • 1.2.11 Polarisationsmodendispersion (PMD)52
  • 1.2.12 Alterung von Lichtwellenleitern60
  • 1.2.13 Zusammenfassung71
  • 1.3 Optoelektronische Bauelemente72
  • 1.3.1 Elektrooptische Wechselwirkungen im Halbleiter73
  • 1.3.2 Lumineszenzdioden75
  • 1.3.3 Laserdioden77
  • 1.3.4 Empfängerdioden84
  • 1.3.5 Zusammenfassung88
  • 1.4 Literatur88
  • 2 Christian Kutza: Lösbare Verbindungstechnik von Lichtwellenleitern89
  • 2.1 Lösbare Verbindungstechnik in optischen Übertragungssystemen89
  • 2.1.1 Allgemeine Anforderungen an lösbare Koppelstellen90
  • 2.1.2 Optisch ideale Koppelstellen91
  • 2.1.3 Kopplung von Multimode-Lichtwellenleitern91
  • 2.1.4 Kopplung von Singlemode-Lichtwellenleitern93
  • 2.2 Reale Koppelstellen93
  • 2.2.1 Multimode-Lichtwellenleiter-Kopplung94
  • 2.2.2 Singlemode-Lichtwellenleiter-Kopplung96
  • 2.2.3 Faser-Aktivelement-Kopplung96
  • 2.2.4 Ursachen optischer Verluste an lösbaren Koppelstellen99
  • 2.2.5 Intrinsische Verluste100
  • 2.2.6 Extrinsische Verluste102
  • 2.3 Technologien für lösbare Lichtwellenleiter-Verbindungen107
  • 2.3.1 Übersicht der Verbindungstechnologien108
  • 2.3.2 Optische Steckverbinder109
  • 2.3.3 Stecker mit direkter Stirnflächenkopplung110
  • 2.3.4 Stecker mit Strahlaufweitung110
  • 2.3.5 Power-Solution-Stecker111
  • 2.3.6 Mehrfasersysteme112
  • 2.3.7 Quasilösbare Verbindungen114
  • 2.4 Kenngrößen von lösbaren optischen Koppelstellen115
  • 2.4.1 Optische Kenngrößen der Koppelstelle116
  • 2.4.2 Einfügedämpfung117
  • 2.4.3 Reflexionsdämpfung118
  • 2.4.4 Mechanische und Umgebungsparameter122
  • 2.5 Steckverbinderstandards und Montagetechnologien122
  • 2.5.1 Standardisierung und Normung122
  • 2.5.2 Übersicht aktueller Steckerstandards124
  • 2.5.3 Neuentwicklungen126
  • 2.5.4 Montagetechnologien128
  • 2.5.5 Klebetechnologien128
  • 2.5.6 Crimp- & Cleave-Technologie131
  • 2.5.7 Lösungen für Feldmontage132
  • 2.6 Literatur134
  • 3 Christina Manzke, Jürgen Labs (Abschnitt 3.2): Nichtlösbare Glasfaserverbindung - Fusionsspleißen135
  • 3.1 Einführung135
  • 3.2 Werkstoffe und Herstellungsverfahren für Lichtwellenleiter136
  • 3.2.1 Werkstoffe für Lichtwellenleiter136
  • 3.2.2 Herstellungsverfahren für Lichtwellenleiter138
  • 3.3 Fusionsspleißen143
  • 3.3.1 Einflussfaktoren144
  • 3.3.2 Spleißvorbereitung146
  • 3.3.3 Spleißen152
  • 3.3.4 Bestimmen der Spleißdämpfung162
  • 3.3.5 Zugfestigkeit163
  • 3.3.6 Spleiße mit hoher Festigkeit164
  • 3.3.7 Schutz des Spleißes165
  • 3.4 Spezielle Spleiße167
  • 3.4.1 Faserbändchen167
  • 3.4.2 Spleißen unterschiedlicher Fasern171
  • 3.4.3 Spleißen polarisationserhaltender Fasern177
  • 3.5 Ausblick181
  • 3.6 Literatur182
  • 4 Dieter Eberlein: Lichtwellenleiter-Messtechnik183
  • 4.1 Allgemeine Hinweise183
  • 4.2 Messung von Leistungen und Dämpfungen185
  • 4.2.1 Verfahren zur Herstellung einer Modengleichgewichtsverteilung185
  • 4.2.2 Leistungsmessung186
  • 4.2.3 Dämpfungsmessung188
  • 4.2.4 Zusammenfassung195
  • 4.3 Rückstreumessung als universelles Messverfahren195
  • 4.3.1 Prinzip der Rückstreumessung195
  • 4.3.2 Rückstreukurve als Messergebnis198
  • 4.3.3 Interpretation der Ereignistabelle203
  • 4.3.4 Gestreute und reflektierte Leistungen206
  • 4.3.5 Zusammenfassung211
  • 4.4 Analyse von Rückstreudiagrammen211
  • 4.4.1 Interpretation der Rückstreukurve211
  • 4.4.2 Auswertung problematischer Rückstreudiagramme215
  • 4.4.3 Kopplung von SM-LWL mit unterschiedlichen Modenfelddurchmessern220
  • 4.4.4 Zusammenfassung223
  • 4.5 Interpretation der Messergebnisse224
  • 4.5.1 Vergleich zwischen Dämpfungs- und Rückstreukurve224
  • 4.5.2 Mittelung der Messergebnisse225
  • 4.5.3 Zusammenfassung226
  • 4.6 Parameter und Definitionen226
  • 4.6.1 Dynamik226
  • 4.6.2 Impulswiederholrate228
  • 4.6.3 Impulslänge und Auflösungsvermögen230
  • 4.6.4 Totzonen232
  • 4.6.5 Weitere Parameter233
  • 4.6.6 Zusammenfassung234
  • 4.7 Praktische Hinweise zur Rückstreumessung234
  • 4.7.1 Allgemeine Hinweise234
  • 4.7.2 Vor- und Nachlauf-LWL235
  • 4.7.3 Geisterbilder239
  • 4.7.4 Auswertung und Dokumentation243
  • 4.7.5 Fehlanpassungen244
  • 4.7.6 Kriterien zur Beurteilung der Qualität der installierten Strecke248
  • 4.7.7 Zusammenfassung251
  • 4.8 Reflexionsmessungen251
  • 4.9 LWL-Überwachungssysteme253
  • 4.9.1 Dunkelfasermessung253
  • 4.9.2 Messung der aktiven Faser254
  • 4.10 Messungen an DWDM-Systemen255
  • 4.10.1 Modifikation der herkömmlichen Messungen255
  • 4.10.2 Spektrale Messungen256
  • 4.10.3 Dispersionsmessungen257
  • 4.10.4 Zusammenfassung257
  • 4.11 Literatur257
  • 5 Dieter Eberlein: Optische Übertragungssysteme259
  • 5.1 Systemparameter259
  • 5.2 Planung des Dämpfungsbudgets260
  • 5.3 Systemplanung266
  • 5.3.1 Übertragungskapazität266
  • 5.3.2 Zeitverhalten des Gesamtsystems266
  • 5.3.3 Zeitverhalten der Faser267
  • 5.3.4 Berücksichtigung Dämpfung und Dispersion270
  • 5.3.5 Zusammenfassung273
  • 5.4 Lichtwellenleiter bis zum Kunden273
  • 5.4.1 Anforderungen an die Bandbreite274
  • 5.4.2 Netzstrukturen276
  • 5.4.3 Vergleich der Varianten284
  • 5.4.4 Offene Infrastruktur (Open Access)288
  • 5.4.5 Wellenlängenbelegung bei FTTx289
  • 5.4.6 Normen290
  • 5.4.7 Komponenten291
  • 5.4.8 Faserabschluss beim Teilnehmer297
  • 5.4.9 Zusammenfassung297
  • 5.5 Topologien298
  • 5.6 Systeme mit Kunststoff-Lichtwellenleitern300
  • 5.6.1 Eigenschaften von Kunststoff-Lichtwellenleitern300
  • 5.6.2 Komponenten für Kunststoff-LWL-Systeme301
  • 5.6.3 Verbindungstechnik302
  • 5.6.4 Passive optische Komponenten303
  • 5.6.5 Einsatz von Kunststoff-Lichtwellenleitern303
  • 5.6.6 Weitere Entwicklungen304
  • 5.6.7 Zusammenfassung305
  • 5.7 Gigabit-, 10-Gigabit-, 40-Gigabit-, 100-Gigabit-Ethernet305
  • 5.7.1 Von Ethernet zu 10-Gigabit-Ethernet305
  • 5.7.2 40/100-Gigabit-Ethernet307
  • 5.7.3 Physikalische Begrenzungen309
  • 5.7.4 Zusammenhang zwischen Einkopplung und Bandbreite309
  • 5.7.5 Außermittige Einkopplung310
  • 5.7.6 Vergleich der beiden optischen Fenster311
  • 5.7.7 Laseroptimierte Multimode-Lichtwellenleiter313
  • 5.7.8 Klassen von Multimode-Lichtwellenleitern315
  • 5.7.9 Zusammenfassung316
  • 5.8 Optische Freiraumübertragung316
  • 5.8.1 Vergleich mit herkömmlichen Verfahren317
  • 5.8.2 Einsatzfelder318
  • 5.8.3 Prinzip der optischen Freiraumübertragung319
  • 5.8.4 Besonderheiten der optischen Freiraumübertragung320
  • 5.8.5 Optische Freiraumübertragungssysteme321
  • 5.8.6 Zusammenfassung323
  • 5.9 Weitere Systeme323
  • 5.9.1 Digitale Hierarchien323
  • 5.9.2 Netzstrukturen325
  • 5.9.3 Weitverkehrsnetze327
  • 5.9.4 Netze mit optischen Verstärkern327
  • 5.10 Literatur328
  • 6 Dieter Eberlein: Anhang329
  • 6.1 Abkürzungen329
  • 6.2 Formelzeichen und Maßeinheiten333
  • 6.3 Fachbegriffe336
  • 7 Stichwortverzeichnis349
  • 8 Autorenverzeichnis356