Laser
Das Wort Laser ist ein Akronym für einen längeren Satz. Es ist die Abkürzung für Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation (Lichtverstärkung durch stimulierte Strahlungsemission). DAS-Systeme und viele andere Systeme verwenden Lasertechnologien. Das FOTAS-System verwendet Laserlicht, um Einbruchsdaten zu erhalten. Wie im OTDR-Beitrag erwähnt, wandert das Laserlicht durch das Glasfaserkabel und wird innerhalb des Kabels gestreut. Dieses gestreute Licht wird von der OTDR-Einheit aufgefangen.
Bedeutung von Lasern
Der Laser scheint eine normale Lichtquelle zu sein. Aber die Realität ist weit davon entfernt. Laserlicht ist nämlich eine besondere Art von Licht. Zunächst einmal ist Laserlicht kollimiert. Das bedeutet, dass alle Laserlichter parallel zueinander und unidirektional sind. Sie gehen alle in dieselbe Richtung. Dieses Phänomen bewirkt eine ganze Reihe von Dingen. Eine davon ist, dass das Licht nicht an Leistung verliert, die abgegeben werden soll. Wenn Sie einen kleinen Bereich oder einen Punkt beleuchten wollen, können Sie keine Glühbirne oder LED-Lampe allein verwenden. Man braucht eine weitere optische Vorrichtung. Kollimationsphänomene sind für die Leistungsabgabe wichtig. Die gesamte Lichtleistung, die Sie abgeben wollen, geht an die gewünschte Stelle, z. B. innerhalb des Glasfaserkabels.
Die andere Besonderheit ist eine Mehrzweckeigenschaft des Laserlichts, nämlich die Kohärenz. Laserlicht ist ein kohärentes Licht, d. h. die vom Laser erzeugten Photonen haben die gleiche Phase, Richtung und Polarisation. Diese Vorteile machen Laser sehr nützlich. Sie ermöglichen das Funktionieren von Laserdruckern oder Cd-Dvd-Lese- und Schreibgeräten. Außerdem ermöglicht die Gleichheit der Phasen, dass Phasen-OTDRs und FOTAS richtig funktionieren.
Wir haben kurz die Richtungsphänomene erklärt. Nun wollen wir erklären, was Phase und Phasenunterschiede bedeuten. Das Wort Phase bedeutet im Griechischen „Erscheinung“. Phasendifferenz bedeutet also Erscheinungsunterschied. Wenn es einen Phasenunterschied zwischen Wellen gibt, erscheinen sie unterschiedlich, obwohl sie gleich sind. Im Grunde geht eine Welle vor oder zurück. Der nützliche Effekt der gleichen Phase ist wiederum die Energieabgabe. Man kann sich das so vorstellen, als würde man einen Nagel einschlagen, aber mit einer sehr geringen Kraft. Er hat nicht genagelt. Aber wenn man die Schlagkräfte addiert und mit dieser Kraft zuschlägt, nagelt er definitiv. Das gleiche Prinzip gilt für Laser. Man kann mit LED keine Tätowierung entfernen oder mit einer normalen Glühbirne keinen Stahl schneiden. Aber alle diese Arbeiten können mit einem Laser durchgeführt werden.
Wenn wir von Polarisation sprechen, meinen wir die Polarisation von elektromagnetischen Wellen. Licht ist eine elektromagnetische Welle, was bedeutet, dass es elektrische und magnetische Felder überträgt. Sie können parallel oder senkrecht zueinander sein. Die alltägliche Anwendung der Polarisation ist die 3D-Brille. Wenn Sie Ihren Kopf in eine Z-Drehung versetzen, während Sie eine 3D-Brille tragen, können Sie den Unterschied beim Betrachten eines Films sehen. Es ist heller, wenn Ihr Kopf senkrecht zum Boden steht, und dunkler, wenn er parallel dazu steht. Beispiele für die Verwendung von Polarisation sind 3D-Brillen, DNS-Funde oder LCD-Bildschirme.
Die Funktionsweise von Lasern
Stimulierte Emission ist die kürzeste Antwort. Aber was ist stimulierte Emission? Die Antwort liegt im Atom. Atome haben verschiedene Energieniveaus für ihre Elektronen. Diese Niveaus sind quantisiert, was bedeutet, dass sie diskrete Werte haben. Die Elektronen werden in bestimmten Energieniveaus präsentiert. Sie neigen dazu, in niedrigeren Niveaus zu bleiben. Wenn sie jedoch Energie absorbieren, steigen sie auf höhere Niveaus auf. Aufgrund ihrer Beschaffenheit neigen sie dann dazu, diese zusätzliche Energie abzustrahlen und auf die niedrigeren Niveaus zurückzukehren. Meistens geschieht dieser Prozess spontan. Er wird spontane Emission genannt. In Lasern wird diese Emission durch einige Methoden gesteuert, um alle Emissionen zu stimulieren. Wenn ein Photon von einem bereits angeregten Elektron absorbiert wird, sendet das Elektron zwei identische Photonen aus. Dann werden diese Photonen absorbiert und viele weitere emittiert. Das ist die Grundlage für die Funktionsweise des Lasers.