Informationsübertragung mittels Lichtwellenleiter

Inhaltsverzeichnis

1 Einleitung

2 Die Information
2.1 Aufbau der Information
2.2 Eigenschaften von Informationen
2.3 Gebrauch und Wert von Informationen
2.4 Der Informationskreislauf

3 Der Lichtwellenleiter
3.1 Historischer Überblick
3.2 Funktion einer LWL- Verbindung
3.3 Aufbau eines Lichtwellenleiterkabels
3.3.1 Multimode-Lichtwellenleiter
3.3.2 Monomode-Lichtwellenleiter
3.4 Physikalische Grundlagen
3.5 Praktische Experimente
3.5.1 Digitaler Koaxialausgang
3.6 Vergleich
3.6.1 Maximale Übertragungsrate
3.6.2 Gewicht
3.6.3 Beeinflussbarkeit von Außen

4 Schlussbetrachtung

5 Anhang
5.1 Quellen und Literaturverzeichnis
5.2 Abbildungsverzeichnis
5.3 Anmerkungen und Belege

1. Einleitung

Wir leben im 21. Jh., in der Informationsgesellschaft, in der das Leben ohne die täglich auf uns einströmenden Informationen aus den verschiedensten Medien wie Fernsehen, Tageszeitungen, Internet oder Werbeplakaten nicht mehr vorstellbar ist. Dies wird durch eine sich ständig verändernde, weiterentwickelnde Technik gewährleistet.

Nachfolgend werde ich auf den Aufbau, die Eigenschaften, den Gebrauch, den Wert und die Stellung der Information eingehen. Des weiteren werde ich an einem Beispiel die moderne Informationsübertragung erläutern. Dabei wird die optische Nachrichtenübertragung mit Lichtwellenleitern (LWL) mittels Glas- oder Kunststofffasern, deren Anwendungsgebiete, die technischen Erfüllung und deren physikalische Grundlage thematisiert.

Da Lichtwellenleiter oder Glasfaserkabel in vielen Bereichen, wie in Großrechnern, Bordsystemen von Flugzeugen, Schiffen, Mess-, Steuer- und Regelungstechniken die ehemaligen Kupferkabel ersetzen, findet man in der einschlägigen Fachliteratur sowie im Internet viele Publikationen zu dieser Thematik. Bei der inhaltlichen Erläuterung zum Begriff der Information habe ich mich auf Inhalte konzentriert, die eng mit der Hauptaufgabenstellung zusammenhängen. In den im Anhang aufgelisteten Quellen werden der Begriff und sein Umfeld wesentlich fundierter betrachtet.

2.Die Information

Der Ausdruck Information stammt aus dem Lateinischem und leitet sich aus der Vokabel „informare“ ab, die mit „Gestalt geben“ oder "jemanden durch Unterweisung bilden" übersetzt werden kann. Informationen werden meist in Form von Daten, also Buchstaben, Zahlen, Zeichen oder Bits gespeichert.

„ Die menschliche Sprache ist das wichtigste Transportmedium für Informationen und Wissen. “^[1]

Die Sprache wird dabei so selbstverständlich genutzt, dass es kaum auffällt, dass sie jedoch nur eine von vielen Möglichkeiten der Wissenskonservierung und Informationsweitergabe ist. Mathematische und physikalische Formeln sind weitere spezielle Formen der Wissenssammlung, die eine Konkretisierung der natürlichen Sprache darstellen.^[2]

2.1 Aufbau der Information

Die Information besteht aus mindestens drei verschiedenen Teilen.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 1: Schematische Darstellung Informationsstruktur

[http://www.metadir.de/suchen/analyse/informa3.html]

Der syntaktische Teil beschreibt die Struktur und die Substanz, aus der sie besteht. Er bezeichnet damit die Daten und das Format, mit dem die Information übermittelt wird.

Der Semantische Teil beschreibt die Bedeutung, die meist durch die Interpretation des Syntaktischen Teils ersichtlich wird. Dies tritt z. B. beim Lesen eines Textes oder Buches auf. Damit ist der Semantische Teil der Inhalt der Information.

Den Zweck und die erhoffte Handlung beim konsumieren beschreibt der Pragmatische Teil, der oft nicht erwähnt wird, sonder erst durch die Interpretation und Analyse der Information ersichtlich wird. Diese drei Bereiche lassen sich je durch eine Frage verdeutlichen:^[3]

1. Wie liegt die Information vor?
2. Was sagt die Information aus?
3. Warum existiert diese Information?

2.2 Eigenschaften von Informationen

„ Auf der Grundlage von Informationen können Aussagen über etwas gewonnen werden“^[4]

Welchen Wahrheitsgehalt diese Aussagen besitzen, hängt von den unterschiedlichsten Faktoren ab. Zum einem kann die Qualität der Information stark variieren, so dass der ursprüngliche Sinn durch nicht mehr mögliche Interpretation u. U. entstellt sein könnte.

Zum anderem hat die Quelle einen wesentlichen Einfluss auf den Wahrheitsgehalt, denn jegliche Informationen (Preise, Sportergebnisse u.Ä.), die ich mir besorge, könnten falsch sein. Wenn ich eine Aussage, die Information verkörpert, glaube und dies begründen kann (z. B. durch gute Erfahrungen mit einer Onlinepreissuchmaschine), dann handelt es sich um Wissen, das ich auf Grund von Informationen durch den Zugriff auf Daten habe.^[5]

2.3 Gebrauch und Wert von Informationen

Die Beschreibung unserer westlichen Gesellschaft als Informationsgesellschaft verdeutlicht nur zu sehr, wie wichtig die Informationen und deren Umfeld für unser Leben geworden sind.

Täglich erhalten wir neue, erweiterte oder besser veranschaulichte Informationen aus den verschiedensten Medien. So ist es unmöglich, sich den Fernseher, das Radio, die stets neue Tageszeitung, das Internet und diverse Werbung aus unserm Leben heraus zu denken.

Die Gesellschaft verlangt immer detailliertere, umfangreichere Informationen, auf die sie überall und zu jeder Zeit zugreifen will. Nur noch der Computer ist in der Lage, die Geschwindigkeit und die Kapazität für die Datenspeicherung aufzubringen. Der Datenfluss zwischen den einzelnen Rechnern ist meist nur mit teuren Satelliten oder optischen Verbindungen möglich.

Wir sind sogar so weit, dass wir die ganzen Informationen aufgrund ihrer Vielfalt körperlich nicht mehr aufnehmen und differenzieren können. Daher müssen wir die von uns benötigten Informationen von speziellen Programmen heraussuchen lassen. Im Internet gibt es für solche Zwecke kostenlose Suchmaschinen, die sich über Werbung finanzieren.

In Zukunft wird sich daraus ein lukratives Dienstleistungsgewerbe entwickeln, das den Umsatz mit der Informationsfindung macht.

2.4 Der Informationskreislauf

Abbildung 1 verdeutlicht den Informationskreislauf, bei dem es sich um einen dynamischen Prozess handelt, der niemals als statisches Gebilde^[6] in Erscheinung tritt. Daten sind die Grundlage für diesen Prozess und befinden sich im gröbsten Aggregatzustand.^[7] Wenn diese Daten^[8] nun interpretiert werden und die daraus resultierenden Informationen für wahr gehalten werden, entsteht Wissen, welches, wenn es durch weitere Informationen konkretisiert wird, in Form von Daten, weitergegeben werden kann, die dann irgendwann wieder reinterpretiert werden können. Abbildung 2 (Anhang) verdeutlicht dies zusätzlich.^[9]

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 2: Schematische Darstellung des Informationskreislaufes

[http://www.uni-hildesheim.de/~chlehn/artikel/isko/info_theorie_isko99.htm]

3 Der Lichtwellenleiter

3.1 Historischer Überblick

Licht als Mittel zur Übertragung von Informationen oder Nachrichten wurde bereits in frühester Zeit in Form von Signalfeuern genutzt. Heutzutage wird Licht nach demselben Prinzip zur Informationsübertragung beim Blinkalphabet der Marine, beim Leuchtturm, bei Verkehrsampeln oder bei Kontrolllampen von Maschinen verwendet.

Wenn man jedoch umfangreichere Daten wetter- und umfeldunabhängig versenden will, kommt man um den Lichtwellenleiter als Übertragungsmedium nicht herum.

Im Jahre 1870 demonstrierte der englische Erfinder John Tyndall^[10], dass es möglich ist, Licht in einem Wasserstrahl zu führen. Er nutzte dabei das Prinzip der Totalreflexion.

Nach weiteren intensiven Untersuchungen auf diesem Gebiet durch den Amerikaner Alexander Graham Bell^[11] und Tyndall meldete 1934 der Amerikaner Norman R. French ein Patent für ein optisches Telefonsystem an, bei dem Sprachsignale über ein Lichtkabelnetz aus Glasstäben oder Ähnlichem mit dem gleichem Dämpfungskoeffizienten übertragen werden sollten. Die technische Verwirklichung dieser Idee wurde erst mit der Entwicklung einer ausreichend leistungsfähigen Lichtquelle als Sender möglich. Der Laser, der 1958 von den Nobelpreisträgern Arthur Schawlow^[12] und Charles H. Townes^[13] entwickelt wurde, stellte eine solche dar und wurde 1960 von Theodor H. Mainan zum ersten Mal erfolgreich betrieben. Die Möglichkeit, Laser aus Halbleitern herzustellen, und die gleichzeitige Entwicklung einer Photodiode als Empfangselement machten eine erste technische Nutzung des LWL- Prinzips möglich. Zunächst wurde mit innen verspiegelten Hohlleitern gearbeitet.

1966 schlugen die Engländer Charles K. Kao und Gorge A. Hockham vor, aus Kosten- und Aufwandsgründen Glasfaser als Lichtleitmedium zu verwenden.

Diese hatten jedoch einen Dämpfungswert von 1000 dB/km und für eine akzeptable Nutzung durften sie nur einen Dämpfungswert von weniger als 20 dB/km aufweisen.

1972 wurde die 4 dB/km-Marke unterschritten.

Beim Militär in den USA wurden 1973 erstmals LWL für das Telefonnetz auf Schiffen genutzt. Ab 1976 wurden Systemversuche mit LWL von Western Electric in Atlanta und Feldversuche über 9 km von BeIl Systems auf Long Island durchgeführt. Auch Siemens erprobte die LWL- Technik, errichtete im selben Jahr eine 2,1 km lange Teststrecke in München und installierte 1976 die erste LWL- Strecke bei der Deutschen Bundespost.

Inzwischen wurden weltweit mehr als 30.000 km Glasfasern verlegt. Die neuesten haben einen Dämpfungswert von 0,4 dB/km und weniger.^[14]

3.2 Funktion einer LWL- Verbindung

Für den Datentransfer zwischen zwei Medien (z.B. Computer) mit einer LWL- Verbindung sind mehrere Geräteeinheiten nötig. Als erstes müssen die Daten von dem Speichermedium geladen werden. Da sie als elektrischer Code ( Bits ) vorliegen, müssen sie mit einem elektrooptischen Wandler in Lichtsignale umgewandelt werden. Dafür werden Spannungen, die Bits darstellen, verstärkt und zur Modulation einer Laserdiode, die das Lichtsignal ausgibt, genutzt. Der LWL leitet das Lichtsignal weiter, welches dann am anderen Ende von einer Photodiode aufgenommen wird. Deren elektrisches Signal wird mittels IC nun wieder auf die für den Computer notwendige Spannung gewandelt. Für den Fall, dass die Verbindung zu lang ist und die Möglichkeit besteht, dass das Signal durch Modendispersion, chromatische Dispersion und Dämpfung zu undeutlich wird, kann es mit einem Zwischenverstärker^[15] wieder verstärkt und aufgebessert werden.^[16] (Siehe Abb. 10 im Anhang)

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 3: LWL- Übertragungsstrecke ( Schematisch )

[http://it.tud.uni-essen.de/techreallwl.htm]

3.3 Aufbau eines Lichtwellenleiterkabels

Der Aufbau eines LWL- Kabels unterscheidet sich in einem Punkt wesentlich von dem des Kupferkabels, denn es werden keine Leitungspaare gebildet. Es wird nur ein lichtleitender Weg benötigt, um die Daten zu übertragen.

Die einzelnen LWL bestehen aus der Glasfaser und einer aufgetragenen Kunststoffschutz- schicht, die der chemischen Isolation der Glasfaser dient und keinen Einfluss auf die Lichtleiteigenschaften hat. Diese Einheit bildet die Ader. Die Adern sind um ein zentrales glasfaserverstärktes Kunststoffstützelement verseilt, in das bei Bedarf Kupferkabel zur Speisung von Verstärkern und zur Fehlerortung eingearbeitet werden können. Als Zugentlastung für die Kabelseele dient eine in Kunststoff eingegossene Kevlar-Garn- Bewicklung.^[17] Der Aufbau und die Dicke der Glasfaserader unterscheiden sich zusätzlich nach dem Einsatzzweck. So gibt es Stufenprofilfasern, die für den lokalen Gebrauch in Gebäuden zur Vernetzung von Arbeitsrechnern mit einer maximalen Entfernung von 100 m genutzt werden.

Gradientenprofilfasern sind für die mittleren Entfernungen von 1 km bis 10 km zur Daten- übertragung zwischen Gebäuden geeignet. Das ist die sogenannte Campusverbindung. Sie haben eine Datenübertragungsrate von 100 Mbit/s, eine Dämpfung von 2 dB/km und einen Faserdurchmesser von 50 μm – 70 μm wodurch eine einfache Steckverbindung möglich ist.

Alle Verbindungen mit einer größeren Reichweite (von einigen 100 km, mit Zwischenverstärkern mehr als 1000 km) sind solche mit Monomodefasern.

Mit Monomodefasern erreicht man aufgrund ihres genauen Aufbaus Übertragungsraten von mehren Gbit/s. Sie haben eine Dämpfungsrate von ca. 0,1 dB/km und einen sehr geringen Faserdurchmesser von 5 μm. Dadurch ist nur eine unlösbare Spleißverbindung möglich.^[18]

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 4: Querschnitte von LWL- Kabeln (exemplarisch)

[ http://it.tud.uni-essen.de/techreallwl.htm ]

3.3.1 Multimode-Lichtwellenleiter

Die Lichtwellenleiter unterscheiden sich zusätzlich durch eine verschiedene Lichtleit- führung.

Mit „mode“ (engl.) wird die Lichtführung in dem Glasfaserkabel beschrieben. „Multi“ besagt, das mehrere Lichtwellen in einem Glasfaserkabel gleichzeitig laufen. Die lichterzeugenden Bauelemente haben einen typenabhängigen Abstrahlungswinkel zwischen 10-15°, wodurch das Licht in unterschiedlichen Winkeln in den LWL eingekoppelt wird. Dies wird im Folgenden an der Stufenprofilfaser und Gradientenfaser, verdeutlicht.

Bei der Stufenprofilfaser besteht die Faser aus einem Kern und einem Mantel, die sich jeweils in ihrem Brechungsindex unterscheiden. Die Führung der Lichtstrahlen erfolgt durch Totalreflexion an der Grenzschicht zwischen Kern und Mantel, wobei der Einkopplungswinkel darüber entscheidet ob der Strahl im Kern geführt wird (Strahl 2) oder im Mantel verloren geht (Strahl 1).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 5: Stufenprofilfaser mit typischen Strahlen und Brechungsindexprofil.

[http://it.tud.uni-essen.de/lwltypen.htm#a3]

Die Strahlen müssen also in einem Akzeptanzwinkel γa eingekoppelt werden. Den Sinus dieses Winkels nennt man die Numerische Apertur An^[19]. Der normale Wert liegt bei An = 0,2 oder γa = 11,5°. An ergibt sich aus der Differenz der Brechungsindices Δn = nk - nm und aus An lässt sich bei Kenntnis der Abstrahlcharakteristik der Lichtquelle^[20] die benötigte Leistung bei einer bestimmten Dämpfung und einer bekannten Kabellänge berechnen. Dabei tritt jedoch durch die je nach Einkopplungswinkel unterschiedlichen Strahlenwinkel eine leicht differenzierte Laufzeit der Strahlen auf. Dieser Effekt wird Modendispersion genannt.

Die Gradientenfaser ist ähnlich wie die Stufenprofilfaser aufgebaut und unterscheidet sich in der Anzahl der einzelnen Ebenen mit nach außen abnehmendem Brechungsindex.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 6: Verlauf eines Lichtstrahls durch Schichten einer Gradientenfaser (qualitative Darst.) [http://it.tud.uni-essen.de/lwltypen.htm#a3]

Dabei ist[Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten]und[Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten].

Dadurch entsteht ein gekrümmter, einer Sinuskurve ähnelnder Strahlenverlauf, da die Strahlen pro Ebene weiter vom Lot weggebrochen und im Endeffekt an der Faserachse totalreflektiert werden. Der Kurvenverlauf sieht wie folgt aus:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 7: Gradientenprofilfaser mit typischen Strahlen und Brechungsindexprofil

[http://it.tud.uni-essen.de/lwltypen.htm#a3]

Der Vorteil der Gradientenfaser besteht darin, dass weiter außen laufende Strahlen wegen des nach außen abnehmenden Brechungsindexes schneller laufen und somit die Zeit, die sie für den damit verbundenen längeren Weg benötigen, ausgleichen. Dadurch tritt kaum Modemdispersion auf.^[21]

3.3.2 Monomode-Lichtwellenleiter

Es existiert nur eine Bauform für den Monomode- LWL und diese unterscheidet sich im Aufbau nur unwesentlich von einem Stufenprofilfaser. Der einzige Unterschied besteht im Durchmesser des Kerns, denn dieser ist mit 10 μm bei Benutzung einer Lichtquelle mit einer Wellenlänge von 1550 nm (1,55 μm) nur 6,5 mal so dick. Aus diesem Grund kann nur ein einzelner Wellenmode^[22] übertragen werden, wodurch eine Modemdispersion unmöglich ist. Die numerische Apertur An = 0,12 (γa = 6,9°). Aufgrund der nicht auftretenden Modem- dispersion ist mit dieser Faser die größte Übertragungsrate nach dem LWL- Prinzip möglich. Die momentan kommerziell genutzte Bandbreite beträgt 100 Gbit/s/km^[23]. Technisch möglich sind bereits mehrere TBit/s/km. Die maximale Bandbreite wird in diesem Fall nur durch die chromatische Dispersion begrenzt, welche durch unterschiedliche Wellenlänge auftretende Fehler beschreibt. Keine Lichtquelle erzeugt einen Lichtimpuls, der genau eine Wellenlänge hat. So emittiert eine 850-nm-LED Licht von 825 nm bis 875 nm und ein 850-nm-Laser von 849,5 nm bis 850,5 nm, wodurch sich das in dem LWL befindliche Licht mit einer leicht unterschiedlichen Geschwindigkeit ausbreitet und so der Impuls verfälscht wird.^[24]

3.4 Physikalische Grundlagen

Die gesamte Lichtwellenleitertechnik baut auf dem Prinzip auf, dass Licht mit einer bestimmten Intensität von einem Punkt, ohne große Verluste und Beeinflussung durch die Umwelt zu einem anderen Punkt gelangt, der nicht in Sichtweite ist. Das Hauptproblem dabei ist, das sich Licht nur geradlinig ausbreitet und nicht wie Elektronen, die in einem Leiter in jede beliebige Richtung befördert werden können. Aufgrund der Totalreflexion ist es jedoch möglich, Licht in den Glasfasern „gefangen“ zu halten und es in einem beschränkten Masse in eine andere Richtung zu bewegen.

Immer dann, wenn ein Lichtstrahl die Grenzfläche von zwei Stoffen mit unterschiedlichem Brechungsindex passiert, ändert sich die Ausbreitungsgeschwindigkeit und damit die Richtung des Lichtes. (Siehe Abb. 11 im Anh.) Dabei gilt, dass n1 * sin α = n2 * sin β ist und somit ein Lichtstrahl beim Übergang in ein optisch dichteres Medium zum Lot hin gebrochen wird und umgekehrt.^[25] Wenn der Einfallswinkel aus dem optisch dichteren Medium den Grenzwert erreicht und der Brechungswinkel an der Grenze zu einem optisch dünnern Medium mehr als 90° beträgt, wird der Lichtstrahl totalreflektiert, wobei β`= β ist.^[26]

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 8: Darstellung von Grenzwinkel und Totalreflexion

[http://it.tud.uni-essen.de/optiklwl.htm]

3.5 Praktische Experimente

Das Hauptaugenmerk bei den von mir durchgeführten Experimenten lag nicht darin zu zeigen, dass es möglich ist, Licht durch einen LWL zu übertragen da dies als selbstver- ständlich angesehen werden kann.

Ich habe stattdessen versucht, die digitale Lichtwellenleitermusikübertragung zu verdeutlichen. Dafür habe ich den koaxialen Digitalausgang eines Harman/Kardon HD 730 CD-Player und ein LeCroy 9350CL 500 MHz Oszilloskop (Abb. 12).

3.5.1 Digitaler Koaxialausgang

Für dieses Experiment wurde der CD-Player direkt mit dem Oszilloskop verbunden und das digitale Ausgangssignal aufgenommen. Die jeweiligen Einstellungen sind links oben in jedem Diagramm ersichtlich.

Diagramm 1 (Abb. 13) zeigt ein normales digitales Musiksignal, bei dem eindeutig zwei unterschiedliche Zustände ersichtlich sind. Das erste Signal hat eine Frequenz von 1,25 MHz und eine Spannung von ca. 0,75 V, wobei es eine positiv und eine negative Amplitude gibt. Das zweite Signal mit einer Frequenz von 2,5 MHz hat eine positive und negative Amplitude von ca. 0,52 V. Daraus lässt sich der zuvor theoretisch behandelte Aufbau eines Digitalsignals erkennen: eines der Signale repräsentiert die 1, das andere die 0.

Diagramm 2 (Abb. 14) zeigt eine genauere Darstellung der sinusförmigen Kurve des zweiten Signals.

In Diagramm 3 (Abb. 15) werden die beiden Zustände dargestellt.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 12: Der Versuchsaufbau für die Messungen am digitalen Koaxialausgang.

[Dipl.-Ing. …., Schulz]

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 13: Aufnahme vom Digitalsignal

[Dipl.-Ing. …., Schulz]

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 14: Aufnahme des 2,5 MHz- Signals

[Dipl.-Ing. …., Schulz]

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 15: Aufnahme des 1,25 MHz- und des 2,5 MHZ- Signals

[Dipl.-Ing. …., Schulz]

3.6 Vergleich

Die Lichtwellenleitertechnik ersetzt in vielen Fällen die zuvor eingesetzten Kupferkabel bei der Übertragung von Daten und Signalen, so dass sich ein Vergleich dieser beiden Übertragungsmedien als interessant erweist. Sie lassen sich besonders in den Kategorien der maximalen Übertragungsrate, des Gewicht und der Beeinflussbarkeit von außen gut vergleichen.

3.6.1 Maximale Übertragungsrate

Die maximale Übertragungsrate wird bei WL durch das Material, die Modemdispersion und die chromatische Dispersion begrenzt. Bei Kupferkabeln wird sie durch den spezifischen Widerstand, den induktiven Widerstand, die Kapazität zwischen den Adern und die Temperatur begrenzt.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

So ergibt sich für den LWL eine max. Übertragungsrate von 10,9 Tbit/s auf 117 km und für eine Kupferkabelverbindung von 662 Mbit/s.^[27]

3.6.2 Gewicht

Der LWL wiegt nur ca. 1% dessen, was ein vergleichbares Kupferkabel wiegt. So ist ein 400 m langen Kupferkabel 1760 kg schwer und ein gleich langer LWL nur 17 kg.^[28]

3.6.3 Beeinflussbarkeit von Außen

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

4 Schlussbetrachtung

Die Lichtwellenleitertechnik baut auf dem Prinzip der Kommunikation mit Licht auf, das schon die Römer und Chinesen zur Verteidigung nutzten, um eine schnelle Feindmeldung an die eigenen Armeen im Hinterland zu übermitteln. Der dadurch gewonnene Zeitvorteil reichte meist aus, um den Gegner zu besiegen. Einen nicht ganz so makaberen Zeitvorteil bringt Datenübertragung mittels LWL in der heutigen Zeit gegenüber der Übertragung durch Kupferkabel. Die Geschwindigkeit und Übertragung ist um ein Vielfaches schneller und komfortabler als noch vor einigen Jahren und sie wird dank der stetigen Weiterentwicklung der technischen Bauelemente und Materialien weiter steigen. In Zukunft wird es wahrscheinlich keine „langsamen“ elektronischen Rechner mehr geben, sondern nur noch Systeme, die mit speziellen optischen Kristallen oder ähnlichen Elementen in Lichtgeschwindigkeit arbeiten. Sie werden Daten optisch abspeichern und gänzlich optisch verarbeiten und somit enorme Rechenleistungen erzielen.

Ich danke dem Ing.-Büro … für die technische Unterstützung und Bereitstellung der Messinstrumente, die bei der Durchführung des Experimentes genutzt wurden.

5 Anhang

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 9: Stellt den Informationsanstieg dar.

[http://www.uni-hildesheim.de/~chlehn/artikel/isko/info_theorie_isko99.htm]

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 10: Signalleistung P als Funktion der Leiterlänge x

[http://it.tud.uni-essen.de/glaslwlmat.htm]

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 11:Brechungsgesetz für die gewählten Medien.

[http://it.tud.uni-essen.de/optiklwl.htm]

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 16: Darstellung der Dämpfung als Funktion der Frequenz.

[http://it.tud.uni-essen.de/uebertragungsrate.htm]

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 17: Darstellung der von wissenschaftlichen Forschungseinrichtungen erreichten Übertragungsraten (Die Zahlen zeigen die Position der einzelnen Einrichtungen).

[www.physik.uni-rostock.de/Optik/d/?../projekt/disp_management/d/referenzen.html]

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

[www.physik.uni-rostock.de/Optik/d/?../projekt/disp_management/d/referenzen.html]

5.1 Quellen und Literaturverzeichnis

Asano, Robert / Bhattacharya, Denis / Wheling, Jürgen: MultiMediaModul Lichtwellenleiter. [http://it.tud.uni-essen.de/]

Hawking, Stephen: Das Universum in der Nussschale. Übersetzt von Kober, Hainer. Hamburg: Hoffman und Campe Verlag 2001, 3. Auflage.

Lehner, Christoph: Beitrag zu einer holistischen Theorie für die Informations- wissenschaften. In: Fortschritt der Wissensorganisationen. Hamburg 1999

[www.uni-hildesheim.de/~chlehn/artikel/isko/info_theorie_isko99.htm]

Pichl, Andreas [http://www.hausarbeiten.de/faecher/hausarbeit/tec/5088.html]

http://www.metadir.de/suchen/analyse/informa3.html

Scholz, Dr. Wolfgang: Lehrbuch Physik Sekundarstufe 2 Gesamtband. Berlin, Volk und Wissen Verlag GmbH 1995, 1. Auflage.

5.2 Abbildungsverzeichnis

Abbildung 1: Schematische Darstellung Informationsstruktur

[http://www.metadir.de/suchen/analyse/informa3.html]

Abbildung 2: Schematische Darstellung des Informationskreislaufes

[http://www.uni-hildesheim.de/~chlehn/artikel/isko/info_theorie_isko99.htm]

Abbildung 3: LWL- Übertragungsstrecke ( Schematisch )

[http://it.tud.uni-essen.de/techreallwl.htm]

Abbildung 4: Querschnitte von LWL- Kabeln (exemplarisch)

[http://it.tud.uni-essen.de/techreallwl.htm]

Abbildung 5: Stufenprofilfaser mit typischen Strahlen und Brechungsindexprofil

[http://it.tud.uni-essen.de/lwltypen.htm#a3]

Abbildung 6: Verlauf eines Lichtstrahls durch Schichten einer Gradientenfaser .10
(qualitative Darst.) [http://it.tud.uni-essen.de/lwltypen.htm#a3]

Abbildung 7: Gradientenprofilfaser mit typischen Strahlen und Brechungsindexprofil

[http://it.tud.uni-essen.de/lwltypen.htm#a3]

Abbildung 8: Darstellung von Grenzwinkel und Totalreflexion

[http://it.tud.uni-essen.de/optiklwl.htm]

Abbildung 9: Stellt den Informationsanstieg dar

[http://www.uni-hildesheim.de/~chlehn/artikel/isko/info_theorie_isko99.htm]

Abbildung 10: Signalleistung P als Funktion der Leiterlänge x

[http://it.tud.uni-essen.de/glaslwlmat.htm]

Abbildung 11: Brechungsgesetz für die gewählten Medien

[http://it.tud.uni-essen.de/optiklwl.htm]

Abbildung 12: Der Versuchsaufbau für die Messungen am Digitalen Koaxialausgang

[Dipl.-Ing. ., Schulz]

Abbildung 13: Aufnahme vom Digitalsignal

[Dipl.-Ing. , Schulz]

Abbildung 14: Aufnahme des 2,5 MHz- Signals

[Dipl.-Ing. ., Schulz]

Abbildung 15: Aufnahme des 1,25 MHz- und des 2,5 MHZ- Signals

[Dipl.-Ing. ., Schulz]

Abbildung 16: Darstellung der Dämpfung als Funktion der Frequenz

[http://it.tud.uni-essen.de/uebertragungsrate.htm]

Abbildung 17: Darstellung der von wissenschaftlichen Forschungseinrichtungen erreichten Übertragungsraten (Die Zahlen zeigen die Position der einzelnen Einrichtungen)

[www.physik.uni-rostock.de/Optik/d/?../projekt/disp_management/d/referenzen.html]

5.3 Anmerkungen und Belege

[...]

---

^[1] Vgl. Lehner, Passage 2.2

^[2] ebd. Passage 2.2

^[3] Vgl. http://www.metadir.de/suchen/analyse/informa3.html

^[4] Vgl. Passage 4.2

^[5] Vlg. Passage 4.2

^[6] d.h. es ist ein nie endender Kreislauf

^[7] Vgl. Passage 4.2

^[8] Damit kann das Gesagte bei der natürlichen Sprache als Daten gesehen und das Gemeinte zum Teil als Information betrachtet werden.

^[9] Vgl. Lehner, Passage 4.2

^[10] Tyndall, John. * 02.08.1820 Leighin Bridge bei Carlow (Irland). † 04.12.1893 Hindhead (Großbritannien). Irischer Physiker. Untersuchte u.a. die Thermoelektrizität und ent- deckte den Tyndall- Effekt. ( http://www.luise-berlin.de/Ehrung/t/tyndall_john.htm )

^[11] Bell, Alexander Graham wurde am 3.3.1847 in Edinburgh geboren. Mit 25 Jahren, im Herbst 1872, gründete er eine eigene Schule für Gehörlose und arbeitete mit großem Erfolg. Als einer der besten Sprachexperten Amerikas wurde Bell im Oktober 1873 Professor für Sprachphysiologie und Sprachlehre an der Universität Boston. Neben seiner Lehrtätigkeit entwickelte Alexander Graham Bell Geräte zum Einsatz für die Gehörlosen. Er wollte die Schallwellen der Töne sichtbar machen. Die Töne sollten mit Hilfe von Elektrizität durch Metallkabel erzeugt werden. Das Resultat war überraschend. Die Kabel produzierten nicht nur Klänge, sondern leiteten auch Töne weiter, die die Membrane aufgenommen hatte! Am 2. Juni 1875 gelang es Bell erstmals mit Hilfe eines Apparates einen Ton zu übertragen. Bell starb am 1.4.1922 in Baddeck im kanadischen Nova Scotia. ( http://www.onlinekunst.de/maerz/03_03_Bell_Alexander.htm )

^[12] Arthur Leonard Schawlow geb. 1921 Mount Vernon [N. Y.]

^[13] Charles H. Townes geb.28.7.1915 Greenville, Physiker. Arbeitete über Quantenelektronik (Maser, Laser). Nobelpreis 1964 ( http://www.physikmania.de/html/biogr_t.html#355 )

^[14] Vgl. Pichl, s. 2 – 3

^[15] der durch im LWL vorhandene Kupferkabel mit Strom und Informationen versorgt wird

^[16] Vgl. Asano, S. 15 - 16

^[17] Vgl. Pichl, S. 5

^[18] Vgl. Asano, S. 16

^[19] à An = sin γa

^[20] Verteilung der Leistung über die Abstrahlungswinkel

^[21] Vgl. Asano, S. 21 – 25

^[22] nicht wesentlich mehr als ein Lichtstrahl

^[23] d.h. es könnte 1 Gbit/s bei einer Kabellände von 100 km übertragen werden

^[24] Vgl. Asano, S. 25

^[25] da Lichtwege umkehrbar sind

^[26] Vgl. Asano, S.30 – 31

^[27] Vgl. Asano, S. 27

^[28] Vgl. Pichl, S 2