Die sieben Optik-Lehrbriefe im Detail
Lehrbrief I:Der
erste Lehrbrief beginnt mit einem kurzen Abriß der Geschichte
der
physikalischen Optik, angefangen bei den ersten Vorstellungen
über
die
Natur des Lichts in der griechischen Antike bis hin zur optischen
Nachrichtentechnik und Quantenmechanik. Der Lehrbrief beinhaltet
außerdem eine Einführung in wesentliche Grundlagen
der
physikalischen
Optik: Reflexion, Totalreflexion, Brechung, Beugung, Interferenz,
Polarisation, Dämpfung und Dispersion. Er schließt
mit einer
Vorstellung der Linsen- und Spiegelformen sowie einem Einblick in
Verfahren zur optischen Abbildung.
Lehrbrief II:
Im zweiten Lehrbrief werden zwei weitere Grundlagenbereiche
ausführlich
behandelt: Quantenphysik und Halbleitertechnik. Der erste Abschnitt
bringt den Lernenden verschiedene Atommodelle näher und
verdeutlicht,
warum Licht sowohl als Welle als auch als Teilchen betrachtet werden
kann. Der zweite Abschnitt behandelt die Herstellung und Funktionsweise
von Halbleitern, von den physikalischen Grundlagen bis hin zum Prozess
der Halbleiter-Dotierung. Das in den ersten beiden Lehrbriefen behandelte
Grundlagenwissen dient als Basis der folgenden fünf Lektionen,
in denen
den Lernenden mit verschiedenen Teilbereichen der
technischen Optik vertraut gemacht werden.
Lehrbrief III:
Im Mittelpunkt des dritten Lehrbriefs stehen die beiden
meistverwendeten Lichtwellenleiter: Glasfasern und Polymerfasern. Es
wird erläutert, wie derartige Lichtwellenleiter aufgebaut sind und wie
sie
funktionieren, welche Unterschiede es zwischen Glas- und Polymerfasern
gibt und warum die Dämpfung einer Faser ihre wichtigste
Eigenschaft ist.
Lehrbrief IV:
Im vierten Lehrbrief lernen die Teilnehmer typische Bauteile optischer
Übertragungsstrecken wie Sende- und Empfangsmodule, Filter,
Verstärker
Multiplexer und Demultiplexer sowie Schalter, Router und Switches
kennen. Es wird erläutert, wie diese Komponenten miteinander
interagieren, um die fehlerfreie Übertragung eines optischen
Datensignals zu ermöglichen - und durch welche
Einflüsse eine
Übertragung gestört werden kann. Nach der Bearbeitung
dieses Lehrbriefs
sollen die Lernenden in der Lage sein, eine einfache optische
Übertragungsstrecke zu planen, die Funktion jeder verwendeten
Komponente zu erläutern sowie mögliche
Störstellen zu identifizieren.
Lehrbrief V:
Der fünfte Lehrbrief widmet sich der optischen Aufbau- und
Verbindungstechnik (OAVT), d.h. dem Kleben, Löten und Bonden
sowie den
verschiedenen Steckertypen. Darüber hinaus vermittelt der
Lehrbrief
einen Einblick in elektro-optische Schaltungen sowie aktive und passive
Justagetechniken. Erläutert werden außerdem
Herstellung und
Funktionsweise sogenannter Glasfasertaper, einer speziellen Form der
Faserendbearbeitung, die unter anderem von der HarzOptics GmbH
angeboten wird.
Lehrbrief VI:
Der sechste Lehrbrief greift die in den vorangegangenen drei
Lehrbriefen vermittelten Inhalte auf und zeigt, wie man aus
Lichtwellenleitern, Optik-Bauteilen sowie Aufbau- und
Verbindungstechniken komplexe optische Übertragungssysteme und
Netze
realisieren kann. Im Mittelpunkt steht dabei das
Wellenlängenmultiplex-Übertragungsverfahren (WDM),
welches den
Lernenden anhand von verschiedenen Experimenten in einer virtuellen
Laborumgebung nähergebracht wird.
Lehrbrief VII:
Im siebten Lehrbrief werden abschließend die Grundlagen der
optischen
Messtechnik erläutert, d.h. den Teilnehmern wird vermittelt,
wie sich
die Parameter optischer Übertragungssysteme mit Hilfe
messtechnischer
Verfahren ermitteln lassen, wobei der Fokus auf der Bestimmung der
Fasergeometrie sowie der Vermessung von Modenfeldern liegt. Auch hier
kommt wieder die virtuelle Laborumgebung zum Einsatz, die es den
Lernenden ermöglicht, verschiedene Versuche mit
wirklichkeitsgetreu
nachgebildeten Messsystemen durchzuführen.