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3. Kabel
Die unter dem Kapitel 2 (physikalische Grundlagen) beschriebenen
Fasern reagieren auf mechanische Beanspruchungen wie Zug-, Biegeund
Torsionsbeanspruchungen sehr empfindlich mit großen Dämpfungserhöhungen.
Sie sind weiterhin den rauen Umwelteinflüssen wie
Bewitterung, chemischen Belastungen und Abrieb nicht gewachsen.
Deshalb ist es unabdingbar, die Fasern durch einen geeigneten Kabelaufbau
zu schützen.
3.1. Adern
Direkt bei der Fertigung der Glasfasern wird eine erste Schutzschicht –
das Coating oder besser Primärcoating – aufgebracht. Das Primärcoating
besteht in der Regel aus einem zweischichtigen UV-ausgehärteten
Acrylat und schützt die Fasern vor der Aufnahme von Feuchtigkeit
und der daraus resultierenden Versprödung für die Zeit bis zur
Verkabelung.
Die Fasern mit Primärcoating werden in einem ersten Verkabelungsschritt
mit einer weiteren Schutzhülle versehen. Analog zum isolierten
Leiter bei Kupferkabeln nennt man dieses Zwischenprodukt eine Ader.
Adern sind dann die Grundbausteine von Lichtwellenleiterkabeln, die
man miteinander zur Kabelseele kombinieren bzw. verseilen kann.
Im englischsprachigen Raum nennt man das Zwischenprodukt buffered
fiber bzw. die aufgebrachte Schutzhülle Secondary Coating.
Gemäß der VDE 0888 unterscheidet man grundsätzlich drei Gruppen
von Aderkonstruktionen:
A. Bündeladern sind Adern, bei denen mehrere Fasern von einer
gemeinsamen Schutzhülle umschlossen werden. Die Bündeladerschutzhülle
wird als loser Schlauch aufgebracht, dessen Hohlraum mit
einem Gel gefüllt wird. Das Gel hat die Funktion, die Fasern ganz weich
einzubetten und einen größtmöglichen Bewegungsfreiraum für die
Fasern beim Biegen bzw. Ziehen des Kabels zu ermöglichen. Deshalb
müssen die Aderfüllgele über den gesamten Einsatztemperaturbereich
des Kabels eine möglichst konstante Viskosität haben, um weder einzugefrieren
bzw. auszulaufen. Um die Fasern voneinander unterscheiden
zu können, müssen die Fasern unterschiedlich eingefärbt werden.
Üblicherweise werden Bündeladern mit 2, 4, 6, 8, 10, 12, 16, 20 und
24 Fasern hergestellt. Die Hülle der Bündelader kann einschichtig aus
einem Kunststoff oder zweischichtig aus zwei unterschiedlichen Kunststoffen
hergestellt werden. Einschichtige Bündeladern werden heute
überwiegend aus Polyester hergestellt. Zweischichtig hergestellte Bündeladerhüllen
bieten den Vorteil, dass eine Materialpaarung ausgewählt
werden kann, die die Vorteile zweier Kunststoffe quasi miteinander
vereint und Nachteile in den Eigenschaften des einzelnen Kunststoffs
überdeckt. Für die Fertigung von Zweischichtbündeladern wird die
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FiberConnect ®
FiberTech ® FiberSplit ®
FiberSwitch ®
Kombination Polyamid/Polyester bzw. die Kombination Polycarbonat/
Polyester (jeweils Innenschicht/Außenschicht) verwendet. Zweischichtige
Bündeladern haben geringere thermische Längenausdehnungskoeffizienten
und sind deutlich knickbeständiger als einschichtig
aufgebaute Bündeladern. Ein wichtiger Fertigungsparameter bei der
Fertigung von Bündeladern ist das Verhältnis der Länge der Fasern zur
Länge der Bündeladerhülle. Zur mechanischen Entkopplung der Fasern
muss die Bündelader so beschaffen sein, dass die Faser immer etwas
länger als die Bündeladerhülle ist. Man nennt das Faserüberlänge.
Sie wird dadurch erreicht, dass die Fasern schraubenlinienförmig in
den Hohlraum der Bündelader eingebracht werden. Die Faserüberlänge
muss über die gesamte Länge der Bündelader in sehr geringen Toleranzen
von Bruchteilen von Promille konstant gehalten werden, um
die Fasern vor an der Bündeladerhülle wirkenden Zugkräften zu
schützen und andererseits bei Kontraktionen der Bündeladerhülle
durch niedrige Temperaturen unzulässig kleine Biegeradien der Fasern
zu vermeiden.
B. Hohladern sind Adern, bei denen genau eine Faser von einer
Aderhülle umschlossen wird. Prinzipiell haben sie ansonsten die
gleichen Aufbaumerkmale wie Bündeladern. Sie bieten der Faser einen
großen Innenraum, der es ermöglicht, die Faser mit einer gewissen
Faserüberlänge lose in einem Gel einzubetten. Damit ist die Hohlader
für den Aufbau von Kabeln mit einem großen Einsatztemperaturbereich
geeignet, in dem nahezu keine Anstiege der Dämpfung der Faser
auftreten.
C. Volladern sind Adern, bei denen genau eine Faser von einer Aderhülle
umschlossen wird. Anders als bei den Hohladern ist die Aderhülle
mit einem deutlich kleineren Außendurchmesser ausgeführt,
der speziell für gängige Stecker angepasst ist. Standardabmessungen
dafür sind z. B. 0,9 ± 0,1 mm bzw. 0,6 ± 0,1 mm. Man unterscheidet
mehrere Unterarten der Vollader: Bei der Festader ist die Aderhülle
direkt auf dem Primärcoating der Faser aufgebracht, ohne der Faser
Platz bzw. Spielraum zu geben. Es ist ebenso möglich, zwischen
dem Primärcoating der Faser und der thermoplastischen Aderhülle
ein sogenanntes Buffer, z. B. aus einem UV-ausgehärteten Acrylat,
aufzubringen. Die Festaderkonstruktion erlaubt in der Regel nur relativ
geringe Absetzlängen bis in den Bereich einiger Zentimeter. Sie wird
hauptsächlich für die Konfektion mit Maschinen verwendet, da beim
automatischen Absetzen die Faser nicht aus der Hülle herausgezogen
werden kann. Eine andere Unterart ist die Kompaktader oder semilose
Vollader. Bei dieser Konstruktion ist noch ein kleiner Zwischenraum
zwischen der Faser und dem Innendurchmesser der Aderhülle. Der
Zwischenraum kann mit Gel gefüllt sein oder einfach nur hohl – also
mit Luft gefüllt – sein. Der Vorteil dieser Aderkonstruktion ist, dass es
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Grundlagen