Optische Nachrichtentechnik: Eine Einführung

ISBN-13: 9783540538721 / Niemiecki / Miękka / 1991 / 444 str.

Gerhard Grau; Wolfgang Freude

Opis

Aus den Besprechungen: ..". Das Werk ist die erste geschlossene deutschsprachige Darstellung des Themas auf dem derzeitigen Stand der Technik. Durch das sehr umfangreiche Literaturverzeichnis ist das Buch in besonderem Mae geeignet, das in den einzelnen Kapiteln erworbene Grundwissen zu vertiefen. Die moderne Konzeption des Buches und sein gelungener didaktischer Aufbau machen es zu einem wertvollen Arbeitsmittel fur alle an diesem Gebiet interessierten Leser. Besonders wervoll ist, da prinzipielle physikalische Zusammenhange und Grenzen und darauf aufbauend AVchnische Gesichtspunkte, die auch noch in absehbarer Zukunft Gultigkeit haben werden, betont werden. Das Buch vermittelt einerseits Grundlagen fur den technischen Entwurf optischer Nachrichtensysteme und gibt andererseits dem Fachmann Hinweise auf Spezialprobleme und zu erwartende odAB notwendige Weiterentwicklungen. ..." #Elektronische Informationverarbeitung und KybeAcetik#1

Spis treści

1 Einführung in die Probleme der optischen Nachrichtentechnik.- 2 Lichtwellenleiter.- 2.1 Grundbegriffe der Optik.- 2.1.1 Wellen.- Grundgleichungen.- Dielektrische Relaxation.- Wellengleichung.- 2.1.2 Wellen im homogenen Medium.- Monochromatische Wellen.- Polarisation.- Lösung der Wellengleichung.- 2.1.3 Wellen an ebenen Grenzflächen.- 2.1.4 Optik im schwach inhomogenen Medium.- 2.1.5 Skalare Optik im schwach inhomogenen Medium.- 2.1.6 Geometrische Optik im inhomogenen Medium.- Normalkongruenzen.- 2.1.7 Moden des Strahlungsfeldes. Phasenraum.- Transversale Moden.- Longitudinale Moden.- Phasenraum.- 2.2 Materialeigenschaften von Glas.- 2.2.1 Dotierung.- 2.2.2 Streuung.- 2.2.3 Absorption.- Quarzglas.- Halogenid- und Chalkogenid-Gläser.- 2.2.4 Dispersion.- 2.3 Prinzip der Wellenführung.- 2.4 Schichtwellenleiter.- 2.5 Streifenwellenleiter.- 2.6 Faserwellenleiter.- 2.6.1 Modenfelder in Fasern.- 2.6.2 Schwach führende Fasern in skalarer Näherung.- 2.6.3 Stufenprofilfaser.- 2.6.4 Parabelprofilfaser.- 2.6.5 Fasern mit komplizierteren Profilen.- 2.6.6 Orthogonalmoden und Kopplungsgrad.- 2.6.7 Faserstörungen und Modenkopplung.- Profilstörungen.- Makrokrümmung.- Mikrokrümmungen.- 2.7 Einmodenfaser.- 2.7.1 Grenzfrequenzen.- 2.7.2 Nah- und Fernfeld.- 2.7.3 Dämpfung von Stoßverbindungen.- 2.7.4 Brechzahlprofil, Ausbreitungskonstante und chromatische Dispersion.- 2.7.5 Feldweiten.- 2.7.6 Ers atzwellenleiter.- Ersatz-Parabelprofilfaser.- Ersatz-Stufenprofilfaser.- 2.7.7 Elliptische und anisotrope Wellenleiter.- 2.8 Vielmodenfaser.- 2.8.1 Strahltypen.- 2.8.2 Abzählung von Moden.- 2.8.3 Anregung von Moden.- 2.8.4 Nah- und Fernfeldintensität.- 2.8.5 Dispersion.- 2.9 Impulsantwort und Übertragungsfunktion.- 2.9.1 Lineare zeitinvariante Systeme.- 2.9.2 Intensitätsmodulation.- Eigenschaften der Lichtquelle.- Impulsantwort und Übertragungsfunktion.- Leistungs-Impulsantwort und -Ubertragungsfunktion.- 2.9.3 Intensitäts- und Frequenzmodulation (Chirp).- Eigenschaften der Lichtquelle.- Leistungs-Impulsantwort und -Übertragungsfunktion.- 2.9.4 Vielmodige Wellenleiter.- 2.9.5 Modenkopplung. Modenmischung an Spleißen.- 2.10 Nichtlineare Effekte.- 2.11 Faserkenngrößen. Faserdimensionierung.- 2.12 Herstellungsverfahren.- 3 Lichtquellen, Lichtmodulation, Verstärker.- 3.1 Prinzipielle Wirkungsweise.- 3.1.1 Lumineszenz- und Laserstrahlung.- 3.1.2 Materialien.- 3.2 Elektronen im Halbleiter.- 3.2.1 Bandstruktur. Zustandsdichte.- 3.2.2 Besetzungswahrscheinlichkeit der Zustände. Störstellen. Nichtgleichgewicht.- 3.2.3 Spezielle Halbleiter. Heteroübergänge.- 3.2.4 Elektronen in Quantenbehältern.- 3.3 Emission und Absorption von Licht.- 3.3.1 Induzierte und spontane Übergänge.- 3.3.2 Induzierte und spontane Übergänge im Halbleiter.- 3.3.3 Strahlende und nichtstrahlende Übergänge.- 3.4 Lumineszenzdioden.- 3.4.1 Ausgangsleistung. Modulationsgrenzfrequenz.- 3.4.2 Bauformen.- 3.4.3 Spektrum der LED. Systemeinsatz.- 3.5 Grundgleichungen des Diodenlasers.- 3.5.1 Modell des Laserresonators.- 3.5.2 Feldkonzentrationsfaktor.- 3.5.3 Amplituden-Phasen-Kopplung.- 3.5.4 Bilanzgleichungen. Van der Pol’sche Gleichung.- 3.6 Stationäres Verhalten von Laserdioden.- 3.6.1 Strukturtypen von Lasern.- 3.6.2 Spontane Emission im Laser.- 3.6.3 Kennlinien, Wirkungsgrad.- 3.6.4 Schwellenstrom.- 3.6.5 Eigenschaften des emittierten Lichtes.- 3.6.6 Spezielle Laser.- 3.7 Modulationsverhalten von Laserdioden.- 3.7.1 Vorbemerkungen zur Lichtmodulation.- 3.7.2 Kleinsignal-Intensitätsmodulation.- 3.7.3 Großsignal-Intensitätsmodulation.- 3.7.4 Frequenzmodulation von Laserdioden.- 3.8 Optische Verstärker.- 3.8.1 Einführung.- 3.8.2 Halbleiterlaser-Verstärker.- 4 Photodetektoren.- 4.1 Grundlagen.- 4.1.1 Prinzipielle Wirkungsweise.- 4.1.2 Berechnung des Kurzschlußstroms.- 4.1.3 Materialien und deren Eigenschaften.- 4.2 pin-Dioden.- 4.2.1 Die Dynamik der pin-Diode.- 4.2.2 Grenzfrequenz, Quantenwirkungsgrad.- 4.2.3 Bauformen.- 4.3 Lawinenphotodioden.- 4.3.1 Die Lawinenzone (Gleichstrombetrieb).- 4.3.2 Die Lawinenzone (quasistationäre Näherung).- 4.3.3 Die Lawinenzone (instationäre Rechnung).- 4.3.4 Die kombinierte Reaktion von Absorptions- und Lawinenzone.- 4.3.5 Bauformen.- 5 Koppelelemente.- 5.1 Strahltransformatoren.- 5.1.1 Linsen.- Kugel- und Plankonvexlinse.- Zylinderlinse.- Gradientenlinse.- 5.1.2 Axial inhomogene Fasern (Taper).- 5.2 Kopplung von Lichtquellen und Fasern.- 5.2.1 Halbleiterlaser und Einmodenfaser.- 5.2.2 Lumineszenzdiode und Vielmodenfaser.- 5.3 Kopplung von Fasern.- 5.3.1 Stirnflächenkopplung.- Einmodenfaser.- Vielmodenfaser.- 5.3.2 Faserstecker.- 5.3.3 Faserspleißverbindungen.- 5.4 Optische Verzweigungen.- 5.4.1 Verzweigungen mit Vielmodenfasern.- 5.4.2 Konzentrierte Richtkoppler (Strahlteiler).- 5.4.3 Leitungs-Richtkoppler.- 6 Rauschen.- 6.1 Ursachen von Rauschen in der optischen Nachrichtentechnik.- 6.2 Detektionsfehler durch Rauschen.- 6.3 Rauschen von Diodenlasern.- 6.3.1 Spektren von Signalen mit Phasenschwankungen.- 6.3.2 FM-AM-Konversion am Interferometer.- 6.3.3 Linienbreite.- 6.3.4 Frequenzrauschen und Intensitätsrauschen.- 6.3.5 Intensitätsrauschen in Nebenmoden.- 6.3.6 Wahrscheinlichkeitsverteilungen.- 6.3.7 Modenverteilungsrauschen.- 6.3.8 Laser mit externen Reflektoren.- 6.4 Rauschen von Photodetektoren.- 6.4.1 Erzeugende Funktionen.- 6.4.2 Berechnung der Trägerverteilung.- 6.4.3 Rauschen des Photostroms.- 6.4.4 Instationäres Rauschen.- 6.4.5 Der Zusatzrauschfaktor.- 6.5 Rauschen von Vierpolen. Grenzen der Detektion.- 6.6 Rauschen optischer Verstärker.- 6.7 Modenrauschen.- 7 Empfänger und Systeme.- 7.1 Analogverfahren.- 7.2 Digitalverfahren.- 7.3 Empfänger. Grundlagen.- 7.4 Berechnung des Analogempfängers.- 7.5 Berechnung des Digitalempfängers.- 7.6 Systeme.- Anhänge.- A Fourier-Transformation und ebene Wellen.- B Kausale Funktionen und analytische Signale.- B.1 Definitionen und Beziehungen.- B.2 Kausales Zeitsignal mit analytischem Spektrum.- B.3 Analytisches Zeitsignal mit kausalem Spektrum.- C Methode der stationären Phase.- C.1 Beispiel 1: Linienquelle.- C.2 Beispiel2: Punktquelle.- Verzeichnis der Symbole und Abkürzungen.- Sachwortverzeichnis.