Kunststofflichtwellenleiter (POFs) stellen ein verhältnismäßig neues Medium zur optische
Datenkommunikation über kurzen Strecken dar. Während ihrer Einsatzdauer unterliegen POFs
unterschiedlichen Arten von Umweltbeanspruchungen, hauptsächlich durch hohe Temperatur, hohe
Feuchtigkeit und mechanischen Belastungen. Zahlreiche experimentelle Forschungen beschäftigten
sich mit der standardisierten Prüfung der Zuverlässigkeit von im Handel erhältlichen
Fasern. Jedoch gab es bisher wenig Erfolg bei der Bemühung, zwei grundlegende optische
Erscheinungen, Absorption und Streuung, die die Lichtausbreitung in Fasern stark beeinflussen, zu
verstehen und praktisch zu modellieren: Diese beiden Effekte beschreiben nicht nur die Qualität
neuer Fasern, sondern sie werden auch stark durch die Alterungsprozess beeinflusst.<br><br>
Der Hauptzweck dieser Doktorarbeit war es, ein praktisch verwendbares und theoretisch gut fundiertes
Modell der Lichtausbreitung in nicht gealterten und gealterten POFs zu entwickeln und es durch optische
Experimente zu verifizieren. Dabei wurden anwendungsorientierte Aspekte mit theoretischer
POF-Modellierung kombiniert. Die Arbeit enthält die erste bekannte Anwendung der Wellenanalyse zur
Untersuchung der winkelabhängigen Eigenschaften der Streuung in Lichtwellenleitern.<br><br>
Für die praktischen Experimente wurden mehrere POF-Proben unterschiedlicher Hersteller
künstlich gealtert, indem sie bis 4500 Stunden bei 100 °C gelagert wurden (ohne Feuchtekontrolle).
Die Parameter der jeweiligen Simulationen wurden mittels einer systematischen Optimierung an die
gemessen optischen Eigenschaften der gealterten Proben angeglichen. Die Resultate deuten an, dass der
Übertragungsverlust der gealterten Fasern in den ersten Tagen und Wochen der Alterung am
stärksten durch eine wesentliche physikalische Verschlechterung der Kern-Mantel-Grenzfläche
verursacht wird. Chemische Effekte des Alterungsprozesses scheinen im Faserkernmaterial zuerst nach
einigen Monaten aufzutreten. / This thesis discusses theoretical and practical aspects of modelling of light propagation in non-aged
and aged step-index polymer optical fibres (POFs). Special attention has been paid in describing optical
characteristics of non-ideal fibres, scattering and attenuation, and in combining application-oriented
and theoretical approaches. The precedence has been given to practical issues, but much effort has been
also spent on the theoretical analysis of basic mechanisms governing light propagation in cylindrical
waveguides.<br><br>As a result a practically usable general POF model based on the raytracing
approach has been developed and implemented. A systematic numerical optimisation of its parameters has
been performed to obtain the best fit between simulated and measured optical characteristics of numerous
non-aged and aged fibre samples. The model was verified by providing good agreement, especially for the
non-aged fibres. The relations found between aging time and optimal values of model parameters
contribute to a better understanding of the aging mechanisms of POFs.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:Potsdam/oai:kobv.de-opus-ubp:174 |
| Date | January 2004 |
| Creators | Jankowski, £ukasz |
| Publisher | Universität Potsdam, Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät. Institut für Mathematik |
| Source Sets | Potsdam University |
| Language | English |
| Detected Language | German |
| Type | Book |
| Format | application/pdf |
| Rights | http://opus.kobv.de/ubp/doku/urheberrecht.php |
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