Optische Nachrichtentechnik 001

Optische Nachrichtentechnik P. Meißner SS 2003 Inhaltsverzeichnis I Passive Elemente der optischen Nachrichtentechnik I 1 Einfu ¨ hrung 1.1 2 Systemgrundlagen 2.1 2.1 D¨ampfung, Pulsdauer und Bandbreite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.3 3 Die Maxwell-Gleichungen 3.1 Die Maxwell-Gleichungen f¨ ur ein lineares Dielektrikum . . 3.1.1 Die Ausbreitungsgleichung f¨ ur ein Dielektrikum . . 3.1.2 Die Wellengleichung f¨ ur inhomogene Dielektrika . . 3.1.3 Die Wellengleichung f¨ ur konstante ε . . . . . . . . . 3.1.4 L¨osung der Wellengleichung (Ebene Welle) . . . . . 3.1.4.1 Jones Vektoren . . . . . . . . . . . . . . . 3.1.4.2 Poincar´e Kugel . . . . . . . . . . . . . . . 3.2 Die Maxwellgleichungen f¨ ur ein nichtlineares Dielektrikum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 Dielektrische Grenzfl¨ achen 4.1 Randbedingungen f¨ ur dielektrische Grenzschichten . . . . . . . . . . . . . 4.2 Wellen an dielektrischen Grenzschichten . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.2.1 Snelliussches Gesetz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.3 Die Fresnellschen Gleichungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.3.1 Die elektrische Feldst¨arke der einfallenden Welle steht senkrecht zur Einfallsebene . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.3.2 Die elektrische Feldst¨arke der einfallenden Welle liegt in der Einfallsebene . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.3.3 Diskussion der Reflexionsfaktoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.4 Wellenbild der totalen Reflexion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.1 3.4 3.9 3.10 3.10 3.11 3.12 3.13 3.15 . . . . 4.1 4.3 4.6 4.6 4.6 . 4.6 . 4.9 . 4.12 . 4.14 5 Reflexionen an dielektrischen Mehrfachschichten 5.1 6 Fabry-P´ erot Interferometer 6.1 i ii Version 5.11.2000 Arbeitsbl¨atter ONT 7 Filmwellenleiter 7.1 Ableitung der Wellengleichung . . . . . . . . . . . 7.2 Der Ausbreitungsvektor β . . . . . . . . . . . . . 7.3 Die Eigenwerte f¨ ur den Filmwellenleiter . . . . . . 7.4 Der symmetrische Film-Wellenleiter . . . . . . . . 7.5 Optische Modenf¨ uhrung . . . . . . . . . . . . . . 7.5.1 Intuitives Bild eines Modes . . . . . . . . . 7.6 Eigenschaften von Moden . . . . . . . . . . . . . 7.7 Die Anzahl der gef¨ uhrten Moden im Wellenleiter . 8 Wellenleitermaterialien 8.1 Frequenzabh¨angigkeit des Brechungsindex . . 8.2 D¨ampfung von Wellenleitern . . . . . . . . . . 8.2.1 Absorption . . . . . . . . . . . . . . . 8.2.2 Streuung in dielektrischen Materialien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.1 7.1 7.4 7.6 7.13 7.14 7.17 7.19 7.20 . . . . 8.1 8.1 8.4 8.4 8.6 9.1 9.2 9.2 9.3 9.6 9.9 ¨ 9 Ubertragung von Pulsen in Dispersiven Medien 9.1 Das monochromatische Feld . . . . . . . . . . . . 9.2 Ein schmalbandiges Signal . . . . . . . . . . . . . 9.3 Ein breitbandigeres Basisbandsignal . . . . . . . 9.4 Breitbandige Gaußpulse . . . . . . . . . . . . . . 9.5 Puls mit eingebauten Prechirp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .