Zum Übertragen von Nachrichten benötigt man Übertragungsmittel, wobei wir uns hier auf die Lichtwellenleitertechnik beschränken wollen. Lichtwellenleiter, kurz LWL genannt, sollen, wie der Name schon sagt, mit Hilfe von Lichtwellen, Nachrichten von einem Ort zum anderen transportieren.
Nachrichten beinhalten Informationspakete, die mit technischen Mitteln umgewandelt (Codierer Þ Modulation), übertragen und
dann beim Empfänger in ihre ursprüngliche Form zurückgewandelt (Decodierer Þ Demodulation) werden.
Eine Information kann wiederum als Signal angesehen werden, das einer Nachricht einen verwertbaren Sinn geben soll. Die Information
kann in zwei Definitionen unterteilt werden - in den traditionellen und den modernen Informationsbegriff: „Traditioneller Informationsbegriff: Information ist eine Mitteilung, die einem wahrnehmenden Lebewesen eine Bedeutung vermittelt. Sie stammt nicht unbedingt von einem Lebewesen, sondern kann von der unbelebten Natur
oder der Technik erzeugt worden sein. Das wahrnehmende Lebewesen nutzt seine Sinnesorgane zur Aufnahme und sein Nervensystem zur Verarbeitung der Mitteilung. Moderner Informationsbegriff:
Information ist ein Signal, das eine bestimmte Organisation eines Systems ermöglicht. Die Erzeugung, Übertragung und Verarbeitung des Signals ist nicht an die Beteiligung wahrnehmender
Lebewesen gebunden. Der Informationsbegriff ist auf alle Systeme verallgemeinert, die organisierende Signale empfangen und verarbeiten können.“
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung
2 Grundlagen der Wellenausbreitung
2.1 Elektromagnetisches Spektrum
2.2 Brechung und Reflexion
2.3 Ausbreitung und Dämpfung
2.4 Modenverteilung
3 Aufbau von Lichtwellenleitern
3.1 Allgemeiner Aufbau und Arbeitsweise
3.2 Singlemodefaser
3.3 Multimodefaser
3.4 Multimodestufenfaser
4 Eigenschaften von Lichtwellenleitern
4.1 Vergleich von Kupfer- und Lichtwellenleiter
4.2 Vorteile
4.3 Nachteile
4.4 Anwendungs- und Einsatzgebiete
5 Eigene Meinung
6 Quellenverzeichnis
6.1 Literaturverzeichnis
6.2 Internetquellen
6.3 Bildquellenverzeichnis
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung
2 Grundlagen der Wellenausbreitung
2.1 Elektromagnetisches Spektrum
2.2 Brechung und Reflexion
2.3 Ausbreitung und Dämpfung
2.4 Modenverteilung
3 Aufbau von Lichtwellenleitern
3.1 Allgemeiner Aufbau und Arbeitsweise
3.2 Singlemodefaser
3.3 Multimodefaser
3.4 Multimodestufenfaser
4 Eigenschaften von Lichtwellenleitern
4.1 Vergleich von Kupfer- und Lichtwellenleiter
4.2 Vorteile
4.3 Nachteile
4.4 Anwendungs- und Einsatzgebiete
5 Eigene Meinung
Zielsetzung und thematische Schwerpunkte
Die vorliegende Arbeit setzt sich zum Ziel, die physikalischen Grundlagen und technischen Eigenschaften der Lichtwellenleitertechnik zu erläutern und diese gegenüber herkömmlichen Kupferkabeln kritisch abzugrenzen, um den wachsenden Bedarf an effizienten Übertragungskapazitäten zu verdeutlichen.
- Grundlegende Funktionsweise und physikalische Prinzipien der Lichtwellenleiter
- Differenzierung zwischen verschiedenen Fasertypen wie Singlemode- und Multimodefasern
- Analyse der Übertragungseigenschaften hinsichtlich Dämpfung und Bandbreite
- Gegenüberstellung von Kupfer- und Lichtwellenleitertechnologien hinsichtlich Wirtschaftlichkeit und Einsatzbereichen
Auszug aus dem Buch
2.2 Brechung und Reflexion
Beim Übergang einer Lichtwelle von beispielsweise Luft zu Glas, wird diese zum Lot hin gebrochen (siehe Bild 3). Im umgekehrten Fall wird sie vom Lot weg gebrochen. Mit der Richtungsänderung der Welle ändert sich gleichzeitig auch die Ausbreitungsgeschwindigkeit, die im Vakuum mit einer Geschwindigkeit von genau 299.792,4562 km/s am größten ist.
Somit erklärt sich der Zusammenhang zwischen Wellenlänge ?, Frequenz f, Brechzahl n und Ausbreitungsgeschwindigkeit c wie folgt: c = f · n · ? = 1/T · n · ?
Wird der Einfallswinkel des Lichtstrahls nun immer größer, so wird der gebrochene Strahl immer flacher und verschwindet letztendlich in der Grenzlinie des Mediums (siehe Bild 4). Ist der Einfallswinkel so groß, dass kein Licht mehr das Medium verlässt, spricht man von Totalreflexion (Einfallswinkel = Ausfallswinkel).
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einleitung: Einführung in die Problematik der Nachrichtenübertragung und Definition grundlegender Informationsbegriffe.
2 Grundlagen der Wellenausbreitung: Erläuterung der physikalischen Basisprozesse, insbesondere Brechung, Reflexion sowie der Rolle des elektromagnetischen Spektrums bei der Signalübertragung.
3 Aufbau von Lichtwellenleitern: Detaillierte Beschreibung des konstruktiven Aufbaus verschiedener Fasertypen, von der Singlemodefaser bis zur Multimodestufenfaser.
4 Eigenschaften von Lichtwellenleitern: Systematischer Vergleich der Vor- und Nachteile von Lichtwellenleitern gegenüber Kupferleitungen sowie deren spezifische Anwendungsgebiete.
5 Eigene Meinung: Abschließende Einschätzung des Autors zur notwendigen Verdrängung der Kupferverkabelung durch faseroptische Systeme in einer digital wachsenden Welt.
Schlüsselwörter
Lichtwellenleiter, LWL, Glasfaser, Signaldämpfung, Totalreflexion, Singlemodefaser, Multimodefaser, Datenübertragung, Bandbreite, Kupferkabel, Wellenausbreitung, Nachrichtentechnik, Telekommunikation, Brechzahl, Glasfaserinstallation.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit beschäftigt sich mit der Technik der Lichtwellenleiter, ihrem physikalischen Aufbau und ihrer Anwendung als modernes Übertragungsmedium für Nachrichten.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Im Fokus stehen die physikalischen Grundlagen der Wellenausbreitung, die verschiedenen Konstruktionsformen von Glasfasern sowie der Vergleich zu herkömmlichen kupferbasierten Systemen.
Was ist das primäre Ziel der Arbeit?
Das Ziel ist es, die Überlegenheit von Lichtwellenleitern hinsichtlich Bandbreite und Dämpfung aufzuzeigen und die Notwendigkeit für deren flächendeckenden Einsatz in der Telekommunikation zu begründen.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Die Arbeit nutzt eine theoretische Analyse physikalischer und technischer Fachgrundlagen, ergänzt durch einen vergleichenden technologischen Ansatz.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Der Hauptteil erörtert die physikalischen Effekte der Lichtführung (Brechung, Reflexion), differenziert die Faserarten und beleuchtet die Vor- und Nachteile der LWL-Technik.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Zentrale Begriffe sind Lichtwellenleiter, Datenübertragung, Signaldämpfung, Bandbreite, Totalreflexion und Glasfasertechnologie.
Warum wird in der LWL-Technik meist der Infrarotbereich genutzt?
Da die Dämpfung in diesem Bereich für die verwendeten Materialien am geringsten ist und die Technik daher dort effizienter arbeitet als im Bereich des sichtbaren Lichts.
Was unterscheidet eine Singlemodefaser von einer Multimodefaser?
Die Singlemodefaser besitzt einen deutlich geringeren Kerndurchmesser, wodurch sich nur ein Modus ausbreitet, was Laufzeitunterschiede minimiert und größere Bandbreiten ermöglicht.
- Quote paper
- Rico Kernchen (Author), 2003, Wellenausbreitung in optischen Übertragungsmedien, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/108241
