Optische Nachrichtentechnik

1 Einführung in die Probleme der optischen Nachrichtentechnik.- 2 Lichtleitfasern.- 2.1 Materialeigenschaften von Quarz.- 2.1.1 Brechzahl und Dämpfung.- 2.1.2 Materialdispersion.- 2.2 Modenfelder in Fasern.- 2.2.1 Modenbezeichnung in der Faser.- 2.2.2 Die schwach führende Faser.- 2.3 Monomodenfasern.- 2.3.1 Feldverteilung. Dispersion. Polarisation.- 2.3.2 Pulsfortpflanzung in Monomodenfasern.- 2.3.3 Krümmungsverluste.- 2.4 Multimodenfasern.- 2.4.1 Unendlich ausgedehntes Parabelprofil. Äquivalente Fasern.- 2.4.2 Übergang zur geometrischen Optik. Die Dispersionsrelation.- 2.4.3 Strahltypen, Modendiagramm. Modenabzählung.- 2.4.4 Anregung und Leistungsverteilung der Moden. Intensität im Nahfeld und Fernfeld einer Faser.- 2.4.5 Modendispersion und Profiloptimierung.- 2.4.6 Impulsantwort und Übertragungsfunktion.- 2.4.7 Effekte zufolge Modenkopplung.- 2.4.8 Dispersionsmessungen. Dispersion von Faserketten mit Spleißen.- 2.5 Verluste in Fasern.- 2.5.1 Allgemeines über Verluste.- 2.5.2 Dämpfungsmessung.- 2.6 Herstellung von Fasern.- 2.7 Messung des Brechzahlprofils.- 2.8 Kohärenz.- 2.9 Nichtlineare Effekte.- 2.10 Faserkenngrößen. Faserdimensionierung.- 3 Lichtquellen und Lichtmodulation.- 3.1 Materialien. Lumineszenzdioden und Laser.- 3.2 Lumineszenzdioden (LED).- 3.2.1 Bauformen.- 3.2.2 Leistung. Spektrum. Ankopplung an die Faser.- 3.2.3 Modulation der LED.- 3.3 Laserdioden (LD).- 3.3.1 Prinzipielles zur Funktionsweise der LD.- 3.3.2 Bauformen von Laserdioden.- 3.3.3 Bilanzgleichungen. Laserkennlinien.- 3.3.4 Schwellenstrom. Temperaturabhängigkeit.- 3.3.5 Eigenschaften der Laseremission.- 3.3.6 Dynamik des Lasers.- 3.3.7 Prinzipielles zur Lichtmodulation.- 3.3.8 Direkte Modulation der LD.- 3.3.9 Modulationsschaltungen.- 3.3.10 Weitere Lasertypen.- 4 Photodetektoren.- 4.1 Prinzipielle Wirkungsweise.- 4.2 Materialien für Photodioden.- 4.3 PIN-Dioden.- 4.3.1 Bauformen. Eigenschaften.- 4.3.2 Dynamik des Photostroms.- 4.4 Lawinenphotodioden (APD).- 4.4.1 Bauformen. Stationäres Verhalten. Anstiegszeiten.- 4.4.2 Dynamik der APD.- 5 Rauschen.- 5.1 Rauschursachen in der optischen Nachrichtentechnik.- 5.2 Rauschen von Lasern.- 5.3 Interferenzfähigkeit von Licht.- 5.4 Modenverteilungsrauschen.- 5.5 Modenrauschen.- 5.6 Rauschen in Photodetektoren.- 5.6.1 Erzeugende Funktionen. Empfang von natürlichem Licht und idealem Laserlicht.- 5.6.2 Rauschen der PIN-Diode.- 5.6.3 Rauschen der APD.- 5.7 Rauschen von Vierpolen.- 5.8 Instationäres Rauschen. Festlegung der Detektorschwelle.- 6 Empfänger.- 6.1 Optische Analog- und Digitalempfänger. Grundlagen.- 6.2 Berechnung des Analogempfängers.- 6.3 Berechnung des Digitalempfängers.- 6.3.1 Übertragung von Signal und Rauschen zum Entscheider.- 6.3.2 Erforderliche Empfangsleistung.- 6.3.3 Spezialfall: Dirac-Impulse der Lichtleistung.- 7 Koppelelemente.- 7.1 Vorbemerkungen.- 7.2 Ankopplung des Senders an die Faser.- 7.3 Kopplung Faser — Faser.- 7.3.1 Steckverbindungen.- 7.3.2 Spleißverbindungen.- 7.3.3 Optische Verzweigungen.- 8 Optische Nachrichtensysteme.- 8.1 Allgemeine Systemfragen. Vergleich mit der konventionellen Technik.- 8.2 Einige spezielle Systeme.- Verzeichnis der verwendeten Abkürzungen und Symbole.- Sachwortverzeichnis.