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2.4. Alterung
Die Alterung der Fasern ist ein Prozess, der meist mit einer
Verschlechterung der Übertragungseigenschaften verbunden
ist. Neben den hier beschriebenen Faseralterungen treten auch
Ermüdungs- und Verschleißerscheinungen an den Stecksystemen
auf.
2.4.1. Alterung an Glasfasern
Die Alterung der Fasern ist durch das Material und die Umgebungseinflüsse
bedingt. Im Quarzglas oder an der Faseroberfläche gibt es
Materialinhomogenitäten oder Störungen. Durch mechanische Beanspruchung
bei Biegung z. B. entstehen im Quarzglas Mikrorisse,
die sich im Lauf der Zeit vergrößern und es bis zum Bruch der Faser
kommen kann. Das Voranschreiten der Rissbildung ist ein statistisch
verteilter Vorgang, da es sich um statistisch verteilt auftretende
Fehlstellen handelt. Mathe-matisch wird die Bruchwahrscheinlichkeit
in Abhängigkeit von der LWL-Länge L, der mechanischen
Spannung σ und der Zeit t durch die Weibull-Verteilung der Bruchwahrscheinlichkeit
F beschrieben:
F = 1-exp{-L/L0·(σ/σ0) a · (t/t0) b }
Die Werte mit dem Index 0 bezeichnen die Parameter für den
durchgeführten Vergleichstest. Die Parameter a und b müssen
experimentell bestimmt werden.
Bei der Herstellung wird die mechanische Festigkeit der Quarzfasern
durch den Proof- oder Screen-Test überprüft, indem eine
definierte mechanische Spannung durch ein Gewicht auf die
Faser erzeugt wird.
Für Fasern, die mit ultraviolettem Licht oder mit Röntgenstrahlung
bestrahlt werden, ergeben sich Farbzentren oder Störstellen,
die zu einem merklichen Dämpfungsanstieg bis hin zur Schwärzung
führen können. Es gibt für strahlungsintensive Anwendungen
besondere dotierte Fasern mit geringem Alterungsverhalten.
2.4.2. Alterung an POF
Durch Temperatur und Feuchte kommt es bei Kunststofflichtwellenleitern
zur Entwicklung von Störstellen, die sich in einer
Erhöhung der Dämpfung ausdrücken. Bei der POF wurde die
Absorptionerhöhung durch die Anreicherung von OH-Ionen nachgewiesen,
die eine wellenlängenabhängige Dämpfungserhöhung
bewirkt. Mittels Testserien kann man auch statistische Aussagen
treffen, wonach bei einer bestimmten Umgebungsfeuchte (typisch
kleiner 95 %) und einer Temperatur der Dämpfungsverlauf
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2. Fasertypen
über die Zeit gemessen wird. Auf Grundlage der Arrhenius- oder
William-Landel-Ferry-Theorie extrapoliert man die Lebensdauer
oder die maximale Dauertemperatur für eine bestimmte
Luftfeuchte. Nach all diesen Untersuchungen kann man von einer
Lebensdauer von 20 Jahren bei einer Einsatztemperatur von 80 °C
ausgehen.
2.5. Anwendungsgebiete
Mittlerweile kommen optische Fasern in fast allen Technologiebereichen
zum Einsatz. Eine Vorreiterrolle hat dabei sicherlich
die Telekommunikation gespielt, die, angetrieben durch die seit
ca. drei Jahrzehnten ständig steigende Nachfrage nach Übertragungskapazität,
erhebliche Anstrengungen unternommen
hat die faseroptischen Technologien zur industriellen Reife zu
entwickeln.
2.5.1. Anwendungsfelder
Je nach Anwendungsfeld sind die Eigenschaften unterschiedlicher
Fasertypen das Auswahlkriterium zum Einsatz als Übertragungsmedium.
POF PCF Glas-LWL
Elektromagnetische
Verträglichkeit (EMV)
++ ++ ++
Abhörsicherheit + + +
Risiko in explosionsgefährdeter
Umgebung
++ ++ ++
Geringes Gewicht + + +
Flexibilität + – –
Kleine Biegeradien + 0 –
Aufwand bei der
Konfektionierung
++ + – –
Bandbreite + + ++
Optische
Signaldämpfung
– + ++
Kosten ++ ++ – – bis ++
257
Grundlagen