Optische Messtechnik erobert neue Anwendungsbereiche
Fortsetzung des Artikels von Teil 2
3. Laserbasierte Mess- und Warnsysteme
3. Laserbasierte Mess- und Warnsysteme
Das LIDAR-Prinzip (Light Detection and Ranging) ist ein optisches Radar (Radio Detection and Ranging). Eine Laserdiodenquelle sendet kurze Impulse aus, Fotodioden empfangen die Reflexionen, und die Messung der Laufzeit ergibt die Distanz. Quelle und Empfänger können eine Optik nutzen, die für eine Strahldivergenz und ein periodisches Schwenken sorgt, um einen weiten Winkel auszuleuchten und dabei auch eine räumliche Auflösung zu erhalten. Die Laserdiodenquellen arbeiten z.B. bei 900 nm, also im Nah-Infrarot-Bereich, der sich an das sichtbare Licht anschließt. Sie schaffen 50 bis 70 Watt Impulsleistung. Solche Systeme kommen u.a. bei normalen Distanzmessungen, aber auch in fahrerunterstützenden Systemen moderner Kfz zum Einsatz. »Bei der Bewertung solcher Systeme ist die Leistung über der Wellenlänge genau zu bestimmen«, erklärt Latzel. »Man benötigt eine hohe Sensitivität, da relativ wenig Licht zum Messen erzeugt wird. Die Quellen sind in der Regel divergent und freistrahlend. Die Yokogawa-Analysatoren bieten den einzigartigen Freistrahleingang, der es auch erlaubt dicke Fasern, welche sehr effizient die Signale der Lichtquellen aufnehmen, für die Signaleinkoppelung einzusetzen.«
Höhere Bitraten und engere Kanalabstände erweitern die Kapazitäten optischer, fasergebundener Übertragungssysteme. »Nachdem sich 2,5-Gbit/s-Systeme zum Standard entwickelt haben und 10 Gbit/s ebenfalls eingeführt wurde, lassen sich jetzt bis zu 40 oder 43,5 Gbit/s auf einem Kanal – d. h. bei einer Wellenlänge – übertragen«, so Latzel. »Mit aktuellen DWDM-Systemen, also Dense Wavelength Division Multiplexing, kann eine einzige Faser für viele Kanäle genutzt werden. Durch die hochbitratige Modulation von Signalen findet selbst bei modernsten Modulationscodecs eine Signalverbreiterung statt.«
Eine wichtige Aussage zur Qualität von Übertragungssystemen trifft die OSNR-Messung. Dabei wird das Verhältnis der Leistung des Signals zur Rauschleistung ermittelt. Da die Energie des Lasers bei hochbitratigen Systemen aber nicht der Spitzenleistung entspricht, die mit hochauflösendenen Spektrumanalysatoren gemessen wird, braucht man ein spezielles Messverfahren. Yokogawa-Analysatoren bieten hierfür eine Funktion, die es erlaubt, die Signalleistung mit einer groben Auflösung (bei 10 Gbit/s-NRZ-Signalen mit 0,2 nm) exakt zu bestimmen und dann die Rauschleistung mit einer hohen Auflösung zu ermitteln.
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- 2. Gassensorik:
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- Fazit
- Kommentar von Jörg Latzel, Yokogawa:
