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INFORMATIONSTECHNIK UND ARMEE

Vorlesungen an der Eidgenössischen Technischen Hochschule in Zürichim Wintersemester 1994/1995

Leitung:Bundesamt für Übermittlungstruppen

Divisionär E. Ebert, Waffenchef der Übermittlungstruppen

Technik und Einsatz der faseroptischenÜbertragungssysteme

Referent: Dr. J. Lüthi

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Technik und Einsatz der faseroptischen Übertragungssysteme - Vorlesung Informationstechnik und Armee 1994/1995 (ETH Zürich) HAMFU History

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Technik und Einsatz der faseroptischenUebertragungssysteme

Lichterzeugung2.2. Lichtdetektion2.3. Lichtwellenleiter2.4. Lichtverstärker2.5. Lichtwellenleiter-Kabel2.6. Verbindungstechnik2.7. Optische Verbinder

3.1. Modulation3.2. Multiplexierverfahren

4.1. Komponenten4.2. Trends der Netzstrukturen4.3. Weitere Anwendungen

27653



2-10

E/O O/E

SignalaufbereitungCodierungModulation +oro

SignalverarbeitungDecodierungDemodulation

î !Sprachen LED SM/MM- PIN-PDDaten LD Glasfaser APDBilder

850 nmanalog 1 3 umdigital 1.55 um

Figur 1: Hauptteile der FO-Punkt-zu-Punkt-ÜT-Systeme



7-10

Lichterzeugung

O .

Ei

hv>

Ei

Spontane EmissionLED

Stimulierte EmissionLD

Figur 2: Lichterzeugung im Halbleiter; LED, LD

FP-LD DFB-LD

0.1 mW10 mW

I I I

Figur 3: Eigenschaften von Lichtquellen



7-4

2.2. Lichtdetektion

hu hu

O

AbsorptionPIN-D

D Ó ö Ó

Absorption und Avalanche-EffektAPD

Figur 4: Lichtdetektion; PIN-D, APD



8 - 5

I

Figur 5 : Eigenschaften von Lichtdetektoren

Lichtwellenleiter

Index Profilen

2 In

i

Fiber Cross Section and Ray Paths

Monomode step-index fiber

Typical Dimensions

125pm(cladding)

— r 8-12pm— * - (core)

125-400pm(cladding)

50-200pm(core)

Multimode step-index fiber

I125pm(cladding)

50pm(core)

Multimode graded-index fiber

Figur 6: Lichtführung, SM- und MM-Faser



7-6

DämpfungdB/km

Grenze Rayleigh- Dispersion^ Streuung Grenze IR- 4 (ps/nm/km)

AbsorptionOH-Absorption ^ /

0.4 dB/km ^

0.2 dB/km

17ps/nm/<m

Wellenlänge

Figur 7: Eigenschaften von LWL, Beispiel SM-Faser 10/125

2.4. Lichtverstärker

Eingangslicht1.55 (im

wellenlängenabhängigerKoppler

OTT) Ausgangslicht 1.55 um,verstärkt

Pumplicht0.98, 1.44 |im

Erbium-dotierte Faser

• EDFA: NF ~ 3dB, G >30 dB, P o u t > + 1 5 d B m

Figur 8: Optische Verstärker



7-7

2.5. Lichtwellenleiter-Kabel



8 - 8

2.6. Verbindungstechnik

2.7. Optische Verbinder

Figur 9: Optische Verbinder

3.1. Modulation



7-9

Lichtintensität> Intensitätsmodulierende Systeme(IM)

A Cos (2tt f t + 0 )

1 t

kohärente Systeme

vPhase (PM)

Frequenz (FM)

- Amplitude (AM)>

Figur 10: Unterschiedliche Modulationstechniken

è

O A

analogdigital

V t r

u,„(t)Pou«(t) P,„(t)

jÇ C E D«(t)

Figur 11: Intensitätsmodulation und direkte Detektion



8 - 1 0

I^ c i s n

Sendelaser bei f.

PhotodiodeOptischer Koppler

empfangsseitigerLaser bei f2

Figur 12: Kohärente Systeme, Beispiel FSK

" f i - f 2"

3.2. Multiplexierverfahren

CATV-Kanäle

FDM (1 Laser)

WDM (2 Laser)

1.3 u m 1.5 jam

Frequenz

Wellenlänge

TDM [Ti 2 m - r n 2 3 -

SDMfibers €Figur 13: Multiplexverfahren



8 - 1 1

4.1. Komponenten

"Baum" "Ring" "Bus"

Figur 14: Netztopologie

z.B. 90 % ^

z.B. 1 0 % 2

"tap"wellenlängenab-hängige Koppler

passive mxnStemkoppler

Elektrode Elektrode Elektrode

einfache Schalter Umschalter Kreuzverbinder

Figur 15: Optische Koppler, Verteiler und Schalter



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Trends der Netzstrukturen

ET: end terminal

Figur 16: Oeffentliche Kommunikationsnetze (PSTN, ISDN, WAN...)



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Figur 18: LAN, MAN (Privat, breitbandig)

Weitere Anwendungen



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