Voit, Matthias (2005)
Faseroptische Schaltmodule.
Technische Universität Darmstadt
Dissertation, Erstveröffentlichung
Kurzbeschreibung (Abstract)
Gegenstand dieser Arbeit ist die Entwicklung faseroptischer Schaltmodule. Hierzu werden Einsatzgebiete beschrieben und ein systematisierender Vergleich über optische Schalter, optische Abschwächer und das Signalmonitoring für Schaltmodule beliebiger Größenordnungen gegeben. Am Beispiel eines 2x2-Schaltmoduls für Singlemodefasern wird die Optimierung durch die Funktionsintegration Schalten und variables Abschwächen dargestellt. Das entwickelte mechanische Schaltkonzept basiert auf einer Freistrahlausbreitung mit kollimierten Lichtstrahlen und einem Umschalten durch bewegte Spiegel, wobei die Abschwächung durch ein definiertes Verrücken der Spiegel und einer daraus resultierenden Fehleinkopplung realisiert wird. Ein universelles Berechnungsverfahren wird vorgestellt, mit dem sich die erforderliche Positioniergenauigkeit zur Realisierung einer beliebigen Verbindung von Singlemodefasern bestimmen lässt. Ferner wird die Abschwächung durch in die Freistrahlausbreitungsstrecke eingeführte Blenden untersucht. Gezeigt wird die Entwicklung von Linearantrieben, die beliebige Positionen einnehmen, sowie diese strom- und spannungslos halten können. Der im Schaltmodul eingesetzte elektrodynamische Linearantrieb mit einem Stellweg > 3 mm basiert auf einer Parallelführung, einer Spule mit Magnetkreis, zwei Klemmaktoren zur Selbsthaltung und einem eingebauten Positionssensor für einen geregelten Betrieb. Die Einhaltung der optischen Anforderungen des 2x2-Schaltmoduls ist weitgehend experimentell nachgewiesen. Konzepte zur Miniaturisierung des Schaltmoduls werden beschrieben.
| Typ des Eintrags: |
Dissertation
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| Erschienen: |
2005 |
| Autor(en): |
Voit, Matthias |
| Art des Eintrags: |
Erstveröffentlichung |
| Titel: |
Faseroptische Schaltmodule |
| Sprache: |
Deutsch |
| Referenten: |
Schlaak, Prof. Dr. Helmut ; Meißner, Prof. Dr. Peter |
| Berater: |
Schlaak, Prof. Dr. Helmut |
| Publikationsjahr: |
6 Juli 2005 |
| Ort: |
Darmstadt |
| Verlag: |
Technische Universität |
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Datum der mündlichen Prüfung: |
12 April 2005 |
| URL / URN: |
urn:nbn:de:tuda-tuprints-5784 |
| Kurzbeschreibung (Abstract): |
Gegenstand dieser Arbeit ist die Entwicklung faseroptischer Schaltmodule. Hierzu werden Einsatzgebiete beschrieben und ein systematisierender Vergleich über optische Schalter, optische Abschwächer und das Signalmonitoring für Schaltmodule beliebiger Größenordnungen gegeben. Am Beispiel eines 2x2-Schaltmoduls für Singlemodefasern wird die Optimierung durch die Funktionsintegration Schalten und variables Abschwächen dargestellt. Das entwickelte mechanische Schaltkonzept basiert auf einer Freistrahlausbreitung mit kollimierten Lichtstrahlen und einem Umschalten durch bewegte Spiegel, wobei die Abschwächung durch ein definiertes Verrücken der Spiegel und einer daraus resultierenden Fehleinkopplung realisiert wird. Ein universelles Berechnungsverfahren wird vorgestellt, mit dem sich die erforderliche Positioniergenauigkeit zur Realisierung einer beliebigen Verbindung von Singlemodefasern bestimmen lässt. Ferner wird die Abschwächung durch in die Freistrahlausbreitungsstrecke eingeführte Blenden untersucht. Gezeigt wird die Entwicklung von Linearantrieben, die beliebige Positionen einnehmen, sowie diese strom- und spannungslos halten können. Der im Schaltmodul eingesetzte elektrodynamische Linearantrieb mit einem Stellweg > 3 mm basiert auf einer Parallelführung, einer Spule mit Magnetkreis, zwei Klemmaktoren zur Selbsthaltung und einem eingebauten Positionssensor für einen geregelten Betrieb. Die Einhaltung der optischen Anforderungen des 2x2-Schaltmoduls ist weitgehend experimentell nachgewiesen. Konzepte zur Miniaturisierung des Schaltmoduls werden beschrieben. |
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Alternatives oder übersetztes Abstract: |
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Alternatives Abstract | Sprache |
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Topic of this thesis is the development of fiber optic switching modules. A systematic comparison for optical switches, optical attenuators, signal monitoring and applications is given. The optimisation of a 2x2 switching module is shown integrating the functions switching and variable attenuation for single-mode optical waveguides. The developed mechanical switching principle uses free beam propagation with collimated and expanded light beams. Mirrors are used for switching. The attenuation is achieved by controlled misalignment of the beams caused by lateral displacement of the mirrors. A universal calculation method to determine the required positioning accuracy needed for a free beam propagation system with single-mode optical waveguides is presented. Furthermore, the attenuation by partial shadowing of the beam using an aperture is examined. Finally, the development of linear actuators is shown. The actuators hold any position without current or voltage. The electrodynamic actuators within the fiber optic module have a travel range > 3 mm. They are based on a parallel guide, a coil with magnetic circuit, two actuators for the clamping mechanism and a position sensor for closed-loop control. The compliance with the optical requirements of the 2x2-switching module have been widely verified in experiments. Concepts for the miniaturisation of the switching module are shown. | Englisch |
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| Freie Schlagworte: |
Fiber optic, Optical switch, Optical attenuator, Linear actuator, Clamping mechanism |
| Schlagworte: |
| Einzelne Schlagworte | Sprache |
|---|
| Faseroptik, Optische Schalter, Optische Abschwächer, Linearantrieb, Selbsthaltung, Strahlausbreitung, Mikrosystem | Englisch |
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| Sachgruppe der Dewey Dezimalklassifikatin (DDC): |
600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 620 Ingenieurwissenschaften und Maschinenbau |
| Fachbereich(e)/-gebiet(e): |
18 Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik |
| Hinterlegungsdatum: |
17 Okt 2008 09:22 |
| Letzte Änderung: |
26 Aug 2018 21:25 |
| PPN: |
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| Referenten: |
Schlaak, Prof. Dr. Helmut ; Meißner, Prof. Dr. Peter |
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Datum der mündlichen Prüfung / Verteidigung / mdl. Prüfung: |
12 April 2005 |
| Schlagworte: |
| Einzelne Schlagworte | Sprache |
|---|
| Faseroptik, Optische Schalter, Optische Abschwächer, Linearantrieb, Selbsthaltung, Strahlausbreitung, Mikrosystem | Englisch |
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