Optische Übertragung

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Beispiele optischer Übertragung früherer Zeiten sind Rauchsignale oder Blinkzeichen mit Morselampen. Heute versteht man unter optischer Übertragung überwiegend die Informationsübertragung über ein Kunststoff- oder Glasfaserkabel anstelle der Verwendung von Kupferkabeln.

Auf der Sendeseite wird ein elektrisches Signal in einem elektrooptischen Wandler (Emitter) - im einfachsten Falle könnte dies eine Glühbirne sein - in ein Lichtsignal im sichtbaren oder nichtsichtbaren infraroten Bereich (750-900 nm Wellenlänge) umgesetzt. In der Nachrichtentechnik werden dafür Leuchtdioden (LED) oder Laserdioden eingesetzt, die entsprechend dem elektrischen Signal die Helligkeit des optischen Signals modulieren. Heute arbeiten die elektro-optischen Wandler meistens bei 850 nm oder 1300 nm Wellenlänge (seltener 1550 nm).

Opto-elektrischer Wandler
Dieses infrarote Licht wird mit einem Lichtwellenleiters (LWL) vom Sender zum Empfänger übertragen. Der Begriff wird für alle Glasfasern oder Kunststofffasern verwendet, die für die optische Nachrichtenübertragung eingesetzt werden, während man Fasern, die zu Beleuchtungszwecken, z.B. an Mikroskopen dienen, Lichtleiter nennt. Man kann sich einen Lichtwellenleiter als einen innen verspiegelten Schlauch vorstellen. Das ausgesendete Licht einer Lichtquelle am Anfang eines solchen Schlauches wird an der verspiegelten Innenseite reflektiert und breitet sich Zick-Zack-förmig aus bis zum Ende dieses Schlauches.

Zur Nachrichtenübertragung mit Licht verwendet man vorzugsweise Leiter aus hochreinem Glasmaterial, dessen lichtführender Kern von einem Mantel umgeben ist, der ebenfalls aus Glas besteht. Dieser Glasmantel besitzt eine niedrigere Brechzahl als das Kernglas. Die Lichtführung in einem so aufgebauten Lichtleiter ist prinzipiell gleich zu verstehen wie bei dem Beispiel des verspiegelten Schlauches, da an der Grenzschicht zwischen Kern- und Mantelglas eine Totalreflektion auftritt.

Das so übertragene Licht trifft am Ende des Leiters auf den opto-elektrischen Wandler. Ein Beispiel für optoelektrische Umwandlung von Signalen ist der Belichtungsmesser in der Fototechnik. Für die opto-elektrische Umwandlung setzt man in der Nachrichtenübertragung empfängerseitig Fotodioden ein. Das bei der Umwandlung gewonnene elektrische Signal muss für die Weiterverarbeitung verstärkt werden.

Wichtigste Vorzüge der optischen Übertragungstechnik:

  • Unempfindlichkeit gegenüber elektrischen und magnetischen Störungen
  • vollständige elektrische Isolation von Sender und Empfänger
  • kein Risiko in explosionsgefährdeter Umgebung
  • hohe Übertragungskapazität
  • kleiner Kabelquerschnitt bei geringem Gewicht
  • hohe Abhörsicherheit
  • kein Nebensprechen
  • geringe Dämpfung
  • gute Biegsamkeit
  • keine Potenzialprobleme (Abgleich, Erdschleifen)

Auch in der Video-Technik wird die Übertragung über Lichtwellenleitung eingesetzt. Zum Beispiel ist in der Nähe von starken Sendern die Übertragung von Video-Signalen in herkömmlicher Technik problematisch. Durch den Einsatz von Lichtwellenleitern erhält man auf der Empfangseite (am Monitor) ein einwandfreies Signal.

Die Übertragung mit Kunststoff-Faser lässt eine Entfernung zwischen Sender und Empfänger bis zu ca. 50 m zu. Bei Einsatz von Glasfaserkabeln beträgt die Reichweite mehrere Kilometer.

Weitere Einsatzgebiete sind

  • Chemische Industrie (Explosionsschutz)
  • Automatisierungstechnik, Steuer- und Regelungstechnik (elektromagnetische Störungen)
  • Datenübertragung zwischen Gebäuden und zwischen Etagen (Blitzschutz und Potenzialtrennung)
  • Militärtechnik (Abhörsicherheit)
  • Sicherheitstechnik und Überwachungsanlagen
  • HIFI-Technik


Literatur


Siehe auch



Diese Seite wurde zuletzt am 11. Juli 2011 um 12:29 Uhr von Admin geändert. Basierend auf der Arbeit von Christoph Wrobel.