Begriffe der Lichtleitertechnik - Lichtleiterstern

Begriffe der Lichtleitertechnik

Übersicht:

Lichtleiter

Ein Lichtleiter dient der Übertragung von Licht das heißt auch die Luft kann als Lichtleiter verwendet werden, wobei die überbrückbaren Entfernungen und die Abhörsicherheit nicht zu den gewünschten Ergebnissen führen würde. Im Regelfall sind Lichtleiter aus Kunststoff (KFZ Technik, Unterhaltungselektronik …) oder Glas (Nachrichtentechnik, Strukturierte Verkabelung …) hergestellt. Dabei wird rund um den eigentlichen Leiter eine zweite Glaschicht mit einem niedrigeren Brechungsindex aufgetragen, wodurch eine sehr starke Reflexion an der Grenzfläche erreicht wird, dadurch wird das Licht quasi im Leiter eingeschlossen und kann erst am Ende der Leitung wieder austreten.

Beim Verlegen der Lichtleiterkabel ist unbedingt der Biegeradius laut Hersteller zu beachten, da es ansonsten zu erhöhten Dämpfungswerten kommt, oder im schlimmsten Fall die Fasern sogar brechen können.

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Glasfaser

In der Strukturierten Verkabelung werden neben Twisted Pairkabel auch Glasfaserkabel eingesetzt. Bei Glasfaserkabel werden zur Signalübertragung keine Spannungen oder Ströme verwendet sondern es wird Licht übertragen.

Ein Glasfaserkabel ist nun von innen nach außen wie folgt aufgebaut: zu innerst ist der Kern (Core), der eigentliche Leiter. Um diesen Kern ist nun ein Mantel (Cladding) aufgebracht, dies ist ebenfalls eine Glasschicht, jedoch mit einem geringerem Brechungsindex, wodurch eine spiegelnde Fläche zwischen den beiden Glasschichten entsteht, die im idealfall eine Totalreflexion bildet.Rund um diesen Mantel ist nun noch eine erste Schutzbeschichtung (Coating) aufgebracht. Rund um dieses Coating werden dann noch, je nach Anwendung um eine oder mehrere Fasern, verschiedene mechanische Schutzvorkehrungen mit einem zusätzlichen Mantel aufgebracht.

Unter den Glasfaserkabel wird nun zwischen Multimode und Singlemode Kabel unterschieden, die je nach Anforderungen eingesetzt werden.

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Multimode

In der Strukturierten Gebäudeverkabelung eingesetzte Multimodefasern haben typischerweise einen Kerndurchmesser von 50 oder 62,5 µm, der umgebende Mantel (Cladding) hat bei diesen Kabel einen Durchmesser von 125 µm und das Coating einen Durchmesser von 250 µm.

Multimodefasern finden Typischerweise innerhalb der Gebäude ihren Einsatz, da sie keine so großen Entfernungen wie Singlemodefasern erlauben. Weiters kann über Singlemodefasern auch eine höhere Übertragungsgeschwindigkeit erreicht werden.

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G50/125

Die 50/125 Multimodefaser wird für Glasfaserkategorien größer als OM1 benötigt. Durch den kleineren Kerndurchmesser als die 62,5/125 Faser konnte eine Erhöhung der Übertragungsgeschwindigkeit erreicht werden. Es ist darauf zu achten, innerhalb einer Lichtleiterstrecke alle Kabel (miteinander verspleisste sowie auch Patchkabel nicht nur mit dem selben Kerndurchmesser zu verwenden, sondern auch mit der selben OM Kategorien. Auch die maximale Entfernung für den entsprechenden Dienst über die jeweilige OM Klasse ist zu berücksichtigen.

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G62,5/125

Die 62,5/125 Multimodefaser findet ihren Einstz in der Glasfaserkategorie OM1. Sie wurde früher hauptsächlich ausserhalb Europas (USA), oder von Amerikanischen Großkonzernen eingesetzt.

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Mono Mode

Siehe Single Mode

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Single Mode

In der Strukturierten Gebäudeverkabelung eingesetzte Single Mode Fasern haben einen typischen Kerndurchmesser von 9 µm, der umgebende Mantel (Cladding) hat bei diesen Kabel einen Durchmesser von 125 µm und das Coating einen Durchmesser von 250 µm.

Single Mode Fasern werden vorwiegend zwischen den Gebäuden eingesetzt, da mit ihnen bei höheren Übertragungsgeschwindigkeiten größere Entfernungen überwunden werden können.

In letzter Zeit werden aber auch immer mehr Singelmodefasern innerhalb der Gebäude eingesetzt, um den höheren Bandbreitenbedarf gerecht zu werden.

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E9/125

Single Modekabel mit einem Kerndurchmessen von 9 µm. Bei diesen Singlemode Fasern wird zwischen den Klassen OS1 und OS2 unterschieden. Wie auch bei den Multimodekabel ist darauf zu achten, dass innerhalb einer Strecke alle Kabel der selben Lichtleiterklasse entsprechen.

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Hohlader

Bei der Hohlader ist der Lichtwellenleiter so aufgebaut, dass eine oder mehrere Fasern in einer Kunststoffröhre lose eingebracht, wodurch sich ein optimaler Schutz gegenüber Querkräften und ein bedingter Schutz vor Längskräften ergibt. Die in den meisten Hohladern im Kusnststoffrohr vorhandene Gelfüllung dient dem Schutz vor der Einwirkung von Wasser, weiters ist durch die Gelfüllung ein kleiner Vorteil bei der Knickempfindlichkeit gegeben. Die Hohladerkabel haben üblicherweise einen minimalen Biegeradius der dem 10-fachen des Kabelaussendurchmessers entspricht.

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Bündelader

Hohladerkabel mit mehr als einer Faser nennt man auch Bündelader.

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Vollader

Bei der Volladerfaser wird die Sekundärbeschichtung (Coating mit 0,9 mm – eventuell auch 600 µm) direkt auf die Primärbeschichtung (Coating mit 250 µm) aufgebracht. Dadurch ist die Vollader wesentlich kompakter als die Hohlader, aber auch empfindlicher gegenüber mechanischer und thermischer Belastung.

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Nagetierschutz

Da Glasfaserkabel viel empfindlicher sind als Kupferkabel ist auch der Nagetierschutz immer wieder ein Thema. Es wird zwischen metallischem und nichtmetallischem Nagetierschutz unterschieden, wobei der metallische Nagetierschutz immer weniger Verwendung findet.

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Nichtmetallischer Nagetierschutz

Ein großer Vorteil bei Lichtwellenleiter ist, dass keine Metallteile im Kobel nötig sind, wodurch elektromagnetische Felder (zB. durch indirekte Blitzschläge, oder Energieversorgungskabel) keine Spannungen im Kabel iduzieren. Wird nun ein Nagetierschutz aus Stahlarmierung eingesetzt ist dieser Vorteil nicht mehr gegeben. Aus diesem Grund (und aus Gewichtsgründen) wurde der Nichtmetallische Nagetierschutz entwickelt.

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Längswasserdicht

Unter Längswasserdicht versteht man, dass sich Wasser im Kabel maximal um eine definierte sehr kleine Streck in der Länge ausdehnen darf. Da nun Glasfaserkabel in ihren Eigenschaften empfindlich auf Wasser reagieren (auch das gefrieren des Wassers wäre gefählich), ist es wichtig die Fasern zu schützen, wenn an den Endpunkten, bei leichten Beschädigungen oder bei der Lagerung Wasser eintreten kann. Bei der Verlegung in eventuell vorhandenen Abwasserkanälen oder ähnlichen ist dieser Punkt umso wichtiger.

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Rangierkabel

Rangier-oder-Anschußkabel (auch Patchkabel genannt) sind alle jene Kabel die Anschlußstellen (LWL-Datendosen oder LWL-Patchfelder) der Lichtleiterverkabelung mit aktiven Komponenten verbinden. Es können aber auch zwei LWL Patchfelder (zB. eine Strecke mit einer anderen) über Patchkabel miteinander verbunden werden. Diese Patchkabel sind Typischerweise 1-5 Meter lang. Es ist immer darauf zu achten, Patchkabel der richtigen Klasse zu verwenden.

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Brechungsindex

Der Brechungsindex bei Lichtleitern gibt die Ausbreitungsgeschwindigkeit des Lichtes im Lichtleiter gegenüber der Geschwindigkeit im Vakuum an. Dabei ist zu beachten, das dieser Brechungsindex je nach Wellenlänge des Lichtes unterschiedlich ist.

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Dämpfung

Als Dämpfung wird der Verlust einer Strecke bezeichnet, er wird in dB (Dezibel) gemessen, dieser Wert ist logaritmisch, das heisst bei 10 dB kommt ein zehntel der Energie an, bei 20 dB ein hundertstel, bei 30 dB ein tausendstel usw. Typische Werte sind bei Single Mode 0,3 dB je km bei einer Wellenlänge von 1310 nm, bei Multimode 3 dB je km bei einer Wellenlänge von 850 nm.

Die Dämpfung nimmt bei zu kleinen Biegeradien oder verschmutzten Steckverbindungen stark zu.

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OM Kategorie

Wie in der Kupferverkabelung wurden auch in der Glasfaserverkabelung Kategorien eingeführt, für die Multimodefasern sind das derzeit die Klassen OM1 bis OM5, diese Klassen werden in der ISO/IEC 11801 und 24702 beschrieben. Dort werden die entsprechenden Dämpfungswerte sowie die minimale modale Bandbreite in MHz x km festgelegt. Anhand dieser Kategorien kann wird festgelegt welcher Dienst wie weit mit dem entsprechenden Kabel übertragen werden kann. Anhand der Mantelfarbe kann man die Lichtleiterkabel meist unterscheiden (leider halten sich nicht alle Hersteller daran): OM1 und OM2 – orange, OM3 aqua, OM4 violett, OM5 lime.

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OS Kategorien

Die Singlemodefasern werdn in die Kategorien OS1 und OS2 nach ISO/IEC 11801 und 24702 eingeteilt. Darin werden die Grenzwerte für die Dämpfung festgelegt.

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ST Stecker

ST-Stecker
Der ST Stecker war früher ein gängiger und günstiger Stecker für Lichtleiterverbindungen, er wurde hauptsächlich für Multimodeverbindungen eingesetzt. Später wurde er vom SC Stecker gröstenteils abgelöst.

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SC Stecker

SC-Stecker
Der SC Stecker war lange Zeit der Standartstecker, in der Variante als DSC (Dual SC Stecker wurde er auch sehr oft von den Herstellern Aktiver Komponenten eingesetzt. Er findet sowohl in der Multimode als auch in der Singlemode Technik seinen Einsatz.
Die Stecker und Kupplungen die den Singlemodeansprüchen genügen sind meist blau. Stecker mit einen APC Schliff sind in grüner Farbe.

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DSC Stecker

Siehe SC Stecker

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FC Stecker

Der FC Stecker war früher im Bereich der erhöhten Qualitätsanforderungen anstatt dem ST Stecker in Verwendung. Er wurde sowohl in der Multimodetechnik als auch in der Singlemodetechnik eingesetzt.

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LC Stecker

Der LC Stecker ist zur Zeit der wohl am häufigsten eingestzte Stecker, da er ein höheres Packmass erreicht als der SC Stecker. Dies wird vor allem durch den verminderten Ferulendurchmessen (die Ferulle ist ein meist aus Keramik hergestellter Zylinder in den in der Mitte zentriert die Glasfaser verklebt wird) von 2,5 mm beim SC Stecker auf 1,25 mm beim LC Stecker erreicht. Dadurch ist der LC Stecker jedoch mechanisch anfälliger als der SC Stecker. Der LC Stecker findet (zumeist in der DLC Ausführung) sowohl in der Singlemode als auch in der Multimode Technik seine Anwendung.

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DLC Stecker

Der DLC Stecker ist die Duale ausführung des LC Steckers, dabei werden Zwei Stecker miteinander verbunden.

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MIC Stecker

Dualer Stecker wurde früher hauptsächlich bei FDDI eingesetzt.

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E2000 Stecker

Der E2000 Stecker ist ein hochpräzieser Stecker in dualer Ausführung der einen automatischen Laser-und-Staub-Schutz (der Laserschutz verhindert weitgehend das unkontrollierte austreten von schädlichen Laserstrahlen im Singlemode Bereich) integriert hat. Dieser Stecker kommt bei sehr hochwertigen Verkabelungen (hauptsächlich im MAN und WAN Bereich) zum Einsatz.

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APC Schliff

Beim APC Schliff wird die Stirnfläche der Ferulle schräg (8°) geschliffen, dadurch entstehen weniger Reflexionen bei der Einkoppelung. Der APC Schliff wird bei höherwertigen Singlemodeverbindungen eingesetzt.

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Konfektionieren

Beim Konfektinieren von Glasfaserleitungen wird der Lichtleiterstecker mit der Faser fest verbunden. Früher wurde dies durch Kleben mittels eines Kunstharzklebers mit anschliessendem Schleifen und Polieren der Stirnseite erreicht. Dies ist auf Baustellen nur schwer durchzuführen, da Schmutz und eventuelle Vibrationen als natürlicher Feind dieser arbeiten gelten. Daher wurden von einigen Herstellerfirmen Verfahren entwickelt, die diese Arbeit erheblich vereinfachen, wobei es zwei verschiedene Vorgehensweisen gibt.

Bei der einen wird ein in der Fabrik fertig konfektionierter Stecker auf der Baustelle durch einen mechanischen Spleiss mit dem Installationskabel verbunden.

Bei der zweiten Methode wird eine mechanisch stabile Verbindung zwischen der Faser und dem Stecker geschaffen und die Faser nach dem Anritzen mit einem speziellen Gerät gerade gebrochen.

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Spleissen

Auch beim Spleissen von Glasfaserleitungen wird zwischen zwei Methoden unterschieden, einerseits dar Fussionsspleiss und andererseits der mechanische Spleiss.

Bei beiden Methoden ist auf eine Staubfreie und reine Umgebung zu achten, auch muss die Arbeitfläche Vibrationsfrei sein. Das Installationskabel wird nun abgemantelt, die einzelnen Fasern vom Sekundärcoating und Primäcoating befreit und gereinigt. Dann wird die Stirnfläche in einem Winkel von genau 90° gerade mit einem speziellen Faserbrechgerät geschnitten (eigentlich geritzt und dann gebrochen).

Beim Fussionsspleiss wird die so vorbereitete Faser in einem Spleissgerät fixiert, dieses verschweisst dann durch das anschmelzen der Faserenden mittels Lichtbogen die beiden Fasern. Dabei werden die Fasern von dieser Maschine genau zueinander ausgerichtet, oder der Techniker legt die Fasern in eine entsprechende Führung, aber auch das zusammenführen der Fasern wird vom Spleissgerät übernommen. DieseSpleissstelle wird dann noch vor mechanischer Beschädigung entsprechend geschützt.

Beim Mechanischen Spleiss werden die vorbereiteten Fasern in ein dem Durchmesser angepasstes Führungsröhrchen eingebracht, und dort auf verschiedene Arten fixiert.

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FOIRL

Fiberoptic interrepeater Link, war der erste Standard der für Ethernet über Glasfaserkabel eingeführt wurde.

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10BaseFL

Eine überarbeitete Version des FOIRL Standarts. Verwendet wird eine Multimodefaser mit einer Länge von maximal 2 km.

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100BaseFX

Fast Ethernet über Multimode Glasfaser, bei Repeaterbetrieb 500m half duplex. Im geswitchtem Netz 2000m full duplex. Heute kommen nur mehr Switches zum Einsatz. Als Wellenlänge kommen 1310 nm zum Einsatz.

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100BaseSX

Ursprünglich günstigere Variante zum 100BaseFX, mit einer Wellenlänge von 850 nm, es können im geswitchtem Netz nur 550m überbrückt werden.

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100BaseLX10

Fast Ethernet über Single Mode Faser, Reichweite bis zu 10 km.

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1000BaseSX

Gigabit Ethernet über Multimode Glasfaser, maximale Länge 550 m (je nach Fasertype) bei einer Wellenlänge von 850nm.

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1000BaseLX

Gigabit Ethernet über Single Mode Glasfaser, maximale Länge 5 km bei einer Wellenlänge von 1310 nm.

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10GBase-SR

Standard zur Übertragung von 10 GE über Multimode Lichtleiter. Je nach eingesetzter Multimodefaser werden zwischen 30 m (OM1 Fasern) über 300 m (OM3 Faser) und 500 m (OM4 Fasern) überbrückt. Die verwendete Wellenlänge beträgt 850 nm.

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10GBase-LRM

Standard zur Übertragung von 10 GE über Multimode Lichtleiter mit einer Wellenlänge von 1310nm und erreicht eine Übertragungsstrecke von 220 m über alle im LAN gängigen Multimodefasern.

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10GBase-LR

Standard zur Übertragung von 10GE über Single Mode Glasfaser mit einer Wellenlänge von 1310 nm und einer Reichweite von bis zu 10 km.

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