optische netze an der Hochschule Darmstadt

Karteikarten und Zusammenfassungen für optische netze an der Hochschule Darmstadt

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Dispersionsarten

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Materialdispersion

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Chromatische Dispersion

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Wellenleiterdispersion

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Modendispersion

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Dämpfung

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Absorption

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Streuung

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Laser

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LED - Funktionsweiße

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PD - Photodiode

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Optimierung LD-Laserdiode

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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:

  • UV-Absorption
  • IR-Absorption

->Durch Interaktion zwischen Bestandteilen im Glas

-Extrinische Absorption:

  • OH-Ionen

->Durch Verunreinigungen wie Metall-/Wasserionen

optische netze

Streuung

Rayleighstreuung: Beruht auf kleinste Unregelmäßigkeiten im Medium, in welchem sich Licht ausbreitet -> Lässt sich nicht optimieren

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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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