Was ist eine optische Kopplung?
Optische Kopplung ist ein Verfahren zum Verbinden von zwei Geräten, um ein optisches Signal unter Verwendung von Lichtwellen auf dem Gebiet der Optoelektronik zu übertragen. In der Praxis kann eine optische Kopplung eine einfache Verbindung zwischen zwei optischen Kabeln unter Verwendung einer Kopplungsvorrichtung sein, oder es kann ein komplexes System sein, das zwei getrennte Aktionen durch optische Vorrichtungen verbindet, um sie voneinander abhängig zu machen oder aufeinander zu reagieren. Im weiteren Sinne kann es sich um das Herstellen einer Verbindung unter Verwendung von Lichtwellen zwischen zwei oder mehr Geräten handeln. Wenn beispielsweise die Fernbedienung eines Fernsehgeräts ein Infrarotsignal an den Infrarotempfänger im Fernsehgerät sendet, sind das Fernsehgerät und die Fernbedienung momentan optisch gekoppelt.
Bei der Konfiguration optischer Elektroniksysteme müssen häufig zwei oder mehr Glasfaserkabel miteinander verbunden werden. Dies wird durch die Verwendung eines als Optokoppler bezeichneten Geräts erreicht. Optokoppler sind passive Geräte, die Licht von einem Glasfaserkabel zum anderen leiten und gleichzeitig verhindern, dass sie in direkten Kontakt miteinander kommen. Diese Isolierung ermöglicht es optischen Kopplern, kleine Glasfaserkabel mit großen Kabeln, große Kabel mit kleinen Kabeln oder sogar ein Kabel mit vielen Kabeln zu verbinden.
In Glasfaser-Computernetzwerken ist die optische Kopplung ein Schlüsselkonzept. Optokoppler können Signale, die als Lichtwellen von einem Computer über ein Glasfaserkabel übertragen werden, über viele Kabel an mehrere Computer weiterleiten und so die Informationen an ein gesamtes Netzwerk weiterleiten. Ebenso können sie Daten von vielen verschiedenen Quellkabeln sammeln und zu einem einzigen Glasfaserkabel kombinieren, das an den Server des Netzwerks oder andere Komponenten wie Drucker oder Datensicherungsgeräte angeschlossen werden kann.
Es gibt verschiedene Arten von optischen Kopplern, um eine optische Kopplung für viele spezielle Aufgaben bereitzustellen. Beispielsweise überwacht die US-Bundesregierung das Internet mit einem speziellen optischen Koppler, der auf einem gespiegelten Prismendesign basiert. Dieser Koppler empfängt Informationen von einem Zugangspunkt zum Internet über ein Glasfaserkabel in Form von Lichtwellen und teilt dann die Lichtwellen unter Verwendung eines Prismas in zwei Kopien des Originals auf. Eine Kopie der Informationen wird im Internet ohne größere Störungen oder Verzögerungen an ihren Bestimmungsort weitergeleitet, als dies bei der Weiterleitung über einen einfachen optischen Koppler zum Verbinden von zwei Glasfaserkabeln der Fall wäre. Die andere Kopie der Informationen wird zur Analyse an eine staatliche Einrichtung übermittelt.
Viele gebräuchliche elektronische Geräte verwenden interne geschlossene optische Kopplungssysteme. Einige Leistungstransistoren empfangen ein elektronisches Signal, wandeln es in Licht um und lenken dieses Licht auf einen internen Fotosensor. Sobald der Sensor die Lichtquelle erkennt, schaltet der Transistor ein und beginnt Strom zu leiten. Durch die Verwendung von Licht zum Schalten des Transistors als Reaktion auf elektronische Signale kann der Transistor, anstatt die elektrischen Signale direkt zu verwenden, mit viel schnelleren Geschwindigkeiten auf Eingaben reagieren. Da das Eingangssignal und das Ausgangssignal durch den internen Optokoppler voneinander isoliert sind, können solche Transistoren außerdem Signale senden oder übertragen, die sich stark von denen unterscheiden, die sie empfangen.