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optische netze
Dispersionsarten
Modendispersion, Materialdispersion, Wellenleiterdispersion
optische netze
Materialdispersion
-Brechzahl ist Wellenlängenabhängig
-Durch zwei versch. Wellenlängen in Emissionsbandbreite ->Somit geringfügig versch. Brechzahlen -> versch. Ausbreitungsgeschw / Verzerrung Impuls
-Führt zu Begrenzung von Länge LWL und Übertragungsgeschwindigkeit
optische netze
Chromatische Dispersion
-Entsteht durch Material & Wellenleiterdispersion (treten immer gemeinsam auf)
-kann durch DCF-Fasern mit negativen Dispersionswerten kompensiert werden
-1300nm keine chrom. Dispersion
optische netze
Wellenleiterdispersion
-tritt in allen LWL auf, nur bei Single-M. wichtig
-Je größer Wellenlänge -> Je größer elektr. Feld des Grundmodus -> Feld breitet sich auch im Mantel aus -> Feldanteile im Mantel schneller da geringere Brechzahl als im Kern -> Pulsverzerrungen
optische netze
Modendispersion
-Lichtimpuls teilt sich in Faser in Teilimpulse auf -> Teilimpulse verschiedene Ausbreitungsgeschwindigkeiten -> Pulsverzerrungen
-Verbesserung Modendispersion durch Gradientprofilfasern, oder durch verringern des Kerndurchmessers Glasfaser -> somit kleineres NA, oder vergrößern der Wellenlänge -> dadurch kleinerer V-Paramter
optische netze
Dämpfung
-Hauptsächlich verursacht durch Absorption und Streuung
optische netze
Absorption
-Intrinsische Absorption:
->Durch Interaktion zwischen Bestandteilen im Glas
-Extrinische Absorption:
->Durch Verunreinigungen wie Metall-/Wasserionen
optische netze
Streuung
Rayleighstreuung: Beruht auf kleinste Unregelmäßigkeiten im Medium, in welchem sich Licht ausbreitet -> Lässt sich nicht optimieren
optische netze
Laser
Bestehen grundsätzlich aus 3 Komponenten:
Lasermedium, Pumpe, Resonator
Funktion:
-Pumpe bringt Energie ins Medium -> erzeugt Besetzungsinversion
-Im angeregten Lasermedium ensteht durch spontane Emission Laserlicht, welches durch stimulierte Emission verstärkt wird
-Zwischen 2 parallel angeordneten Spiegeln wird Laserlicht verstärkt durch konstruktive Interferenz
-1 Spiegel teildurchlässig welches Laserstrahl durchlässt
optische netze
LED - Funktionsweiße
-inkohärente Strahlung
-besteht im wesentlichen aus vorwärtsrichtung gepolten pn-HL-Übergang
-Durch anliegende Spannung werden Löcher & Elektronen zum pn-Übergang getrieben und rekombinieren -> Energie wird frei, führt zur spontanen Emission wodurch Licht ensteht
Eine LED besteht im wesentlichen aus einem in vorwärtsrichtung gepolten pn-HalbleiterÜbergang.
Rekombinationsprozess von Elektronen und Löchern führt zur Erzeugung von
Licht.
optische netze
PD - Photodiode
-Strahlungsempfänger wandelt Strahlungsenergie in elektr. Strom um
-Besteht aus hochdotierten n-p-Schicht
-Photon trifft auf -> Es entstehen Elektronen/Loch-Paare durch Absorption
-In Raumladungszone driften Elektronen schnell entgegen der Diffusionsspannung in die gleichartig dotierten Zonen -> Stromfluss
-Einfallendes Photon muss größere Energie als die der Bandlücke aufweisen
-Spannung in Sperrrichtung führt zu Photostrom proportional zu Lichteinfall
optische netze
Optimierung LD-Laserdiode
-DFB / DBR-Laserdioden verfügen über geringere Schwellenstromgrenze u. bessere Strahlungsqualität
-Arbeiten nur auf einer longitudinalen Mode im Gegensatz zu konventionellen Lasern -> Dadurch keine störenden Nebenmoden und Dispersionseffekte
->Spektrale Bandbreite sehr gering
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