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Grundlagen
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2. Fasertypen
2.1.7. Biegeradien
Die Lichtwellenleiter können nur bis zu einem bestimmten Radius
gebogen werden, ohne dass die Faser bricht. Die Glasfasern können
bei bestimmter mechanischer Belastung reißen oder ganz durchbrechen.
Daher wird ein minimaler Biegeradius definiert, bei dem
eine hohe Wahrscheinlichkeit einer langen Lebensdauer besteht. Die
Wahrscheinlichkeit, dass die Faser bricht, hängt von Fertigungsparametern,
dem Claddingdurchmesser und der Verweildauer ab. Die
Qualitätsprüfung erfolgt über den so genannten Proof Test nach dem
Faserzug, bei dem die Faser in einem engen Radius geführt und mit
einer definierten Kraft belastet wird.
Als grobe Regel gilt: Der Biegeradius – die Kurve der Einzelfaser –
sollte nicht kleiner sein als der Faktor 600 x dKern. Im Falle einer
600-µm-Single-Faser beträgt der minimale Biegeradius 36 cm.
2.2. Signalübertragung in optischen Fasern
Die Übertragung von Signalen mit großen Informationsinhalten
(digitale oder analoge Signale) erfordert besondere Übertragungseigenschaften
der Faser, um eine möglichst fehlerfreie Übertragung
auch über längere Strecken und mit hoher Bandbreite zu erzielen.
2.2.1. Dispersion und Profile
Maßgebend für die Qualität des optischen Übertragungssystems ist
nicht nur die überbrückbare Streckenlänge, sondern auch die Datenrate,
die übertragen werden kann. Hohe Datenraten erfordern breitbandige
Sende- und Empfängerbauelemente, aber auch breitbandige LWL
(nicht zu verwechseln mit der optischen Bandbreite, die den Bereich
der Lichtwellenlängen definiert). Die Bandbreite im LWL wird durch
die Dispersion begrenzt, d.h. dadurch, dass sich ein in den LWL eingekoppelter
Impuls während seiner Fortpflanzung im LWL verbreitert.
Die Übertragungseigenschaft einer Faser wird im Wesentlichen durch
die folgenden Parameter bestimmt:
Pulsverbreiterung (Dispersion) im LWL
P ein
100 %
50 %
0 %
0
t 1
t
Dispersion
Bei Multimode-Fasern charakterisiert das Bandbreitenlängenprodukt
der spezifischen Faser die jeweilige Übertragungseigenschaft. Für
Gauß-förmige Impulse gilt:
B*L ≈ 0,44 / Δt * L
Bei Singlemode-Fasern beobachtet man ebenfalls eine Verzerrung
der optischen Signale durch Streuung der Laufzeit (Dispersion).
Ursachen für die Dispersion sind:
■■ Verringerung der Flankensteilheit und Überlappung von Impulsen
erhöhen die Bitfehlerrate und verringern die Bandbreite
■■ Modendispersion infolge unterschiedlicher Laufzeiten
■■ Materialdispersion durch die Frequenzabhängigkeit der Brechzahl
(Sender emittiert nicht nur bei einer Wellenlänge); die verschiedenen
Wellenlängen breiten sich mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten
aus (Minimum bei ca. 1300 nm)
■■ Profil-, Wellenleiter-, Polarisations- und chromatische Dispersion.
Die chromatische Dispersion einer Singlemode-Faser wird in
ps/nm*km angegeben. Ihr Betrag ist von der Wellenlänge abhängig
und hat in Abhängigkeit vom Faserdesign beispielsweise um 1310 nm
einen Nulldurchgang.
Optischer Eingangsimpuls LWL
Optischer Ausgangsimpuls
L
2 2 t – t1
2
L
P aus
100 %
50 %
0 %
0
t 2
t
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