Wie funktionieren Glasfaserkabel? Ihre Frage beantwortet

 

Lassen Sie uns diese Frage hier beantworten!’

 

Aber zunächst wollen wir definieren, was wir unter Glasfaserkabel verstehen.’ “” Glasfaserkabel bestehen aus einer Glasfaser, Verstärkungselementen und einer äußeren Ummantelung. Die Glasfaser überträgt das Signal, das Verstärkungselement sorgt für Zug- und Druckfestigkeit, und die Ummantelung schützt das durchgehende Kabel vor Umwelteinflüssen.

 

Im Gegensatz zu Kupfer, das in CAT- bzw. Ethernet-Kabeln verwendet wird, die Daten mit Hilfe von elektrischen Signalen übertragen, nutzt Glasfaser Glas als Übertragungsmedium für schnell fließende Lichtimpulse. Für den grundlegenden Prozess der Signalübertragung werden ein Sender, ein Empfänger und eine Glasfaser benötigt, um das Licht vom Sender zum Empfänger zu übertragen.

 

Glasfasern werden in einem zweistufigen Verfahren hergestellt. Der erste Schritt besteht in der Herstellung der Vorform aus reinem Glas. Dabei werden verschiedene Dotiergase verwendet, um Schichten aus reinem Glas in einen Zylinder einzubringen. Die Reinheit des Glases ist entscheidend, damit es Licht über große Entfernungen übertragen kann, ohne Informationen zu verlieren.

 

Der zweite Schritt wird als Faserziehen bezeichnet. “” Dabei wird die Vorform erhitzt und gezogen, um den Durchmesser zu einer dünnen Glasfaser zu reduzieren. Der Durchmesser einer Standard-Glasfaser beträgt 250 Mikrometer. Ein menschliches Haar hat zum Vergleich einen Durchschnitt von etwa 100 Mikrometern. Dieser Vorgang ähnelt dem Verfahren, mit dem Süßwarenhersteller mit ihren handgerollten Bonbons winzige Muster herstellen,—mit dem Unterschied, dass der große Glaszylinder bis zu seinem Schmelzpunkt erhitzt und gezogen, nicht gerollt wird, um die gewünschten Geometrien zu erhalten.

 

Die so entstandenen Glasfasern sind in Gebinden mit Verstärkungselementen und/oder Puffermaterialien angeordnet und mit einer äußeren Ummantelung versehen.

 

Zum Aufbau von Glasfaserkabeln

 

Welche Komponenten sind für das Funktionieren von Glasfaserkabeln erforderlich?

 

Optische Glasfasern bestehen aus Kern, Mantel und Schutzbeschichtung. Diese werden die “drei Cs genannt.”

 

Kern

Erstens ist die “ Kern” oder Glasstruktur, über die das Licht durch das Kabel zu einem Empfangsgerät gelangt. Während der Übertragung wird das optische Signal im Kern durch interne Totalreflexion weitergeleitet. Das Licht wird an der Schnittstelle zwischen Kern und Mantel reflektiert (das ist die Komponente, die wir’ (wir werden es als nächstes besprechen).

 

Die Lichtsignale werden auf Wegen übertragen, denen der Lichtstrahl durch die Glasfaser folgt. Diese Pfade werden auch als “ Modi.”

 

Mantel

Um den Kern ist eine dünne Glasschicht gewickelt, die “ Verkleidung.” Er fungiert als Begrenzung, um Lichtsignale innerhalb des Kerns zu halten. Das kann man sich wie eine perfekt reflektierende Spiegelfläche vorstellen. So werden die Daten über die gesamte Länge der Glasfaser bis zum Empfänger übertragen.

 

Schutzbeschichtung

In vielen Fällen werden zwei UV-gehärtete Schutzbeschichtungen auf dem äußeren Mantelglas aufgebracht. Diese sogenannte “Beschichtung” Doppelschicht schützt das Glas vor Kratzern, mikroskopischen Verbiegungen und Verunreinigungen. Glasfasern bestehen aus Glas, und dieses extrem dünne und zerbrechliche Material erfordert derartige Schutzmaterialien, damit sie durch die Handhabung bei der Fertigung wie auch beim Endbenutzer nicht beschädigt werden.

 

Beim Gesamtaufbau des Kabels werden die Glasfasern dann je nach entsprechender Anforderung für unterschiedliche Anwendungen und Regionen gebündelt.

 

Glasfaserkabel enthalten noch zwei weitere Komponenten:

 

Verstärkungselemente

Um einem Kabel während der Installation Festigkeit zu verleihen, werden Materialien wie etwa Stahl, Aramidfasern, Glasfasergarn oder ein steifer Glasfaserstab verwendet, um die Zugfestigkeit und die Druckfestigkeit zu erhöhen. Durch sie wird das Glasfaserkabel stabiler und widerstandsfähiger in Bezug auf das Einziehen von Kabeln, Biegen, Rollen, Verdrehen und sonstige Belastungen.

 

Ummantelung

Als äußere Schicht des Kabels fungiert der Mantel als Kabel’ s erste Verteidigungslinie gegen die umgebende Umwelt. Es sind verschiedene Ummantelungen erhältlich, die vor äußeren Einflüssen wie scharfen Gegenständen schützen. Je nach Anwendung können diese auch schwer entflammbar sein, wie etwa für Riser im Innenbereich oder Plenum im Außenbereich.

 

Funktionsweise der einzelnen Glasfaserkabeltypen

 

Es gibt zwei Arten von Glasfaserkabeln: Singlemode und Multimode—und jede dieser Glasfasern funktioniert ein wenig anders.

 

Multimode-Fasern haben einen Kern, dessen Durchmesser fünf- bis sechsmal größer ist als der von Singlemode-Fasern (die wir’ (wir werden es als nächstes besprechen).

 

Aufgrund ihrer Kerngröße bietet die Multimode-Glasfaser eine viel größere Lichtsammelkapazität. Dies bedeutet, dass “mehrere Modi” oder mehrere Lichtwege gleichzeitig durch diesen einzelnen Faserkern laufen können. Je größer der Kern ist, desto einfacher ist es, Licht in die Glasfaser einzuspeisen, um Daten zu übertragen.

 

Bei den in heutigen Projekten verwendeten Multimode-Fasertypen wie OM3, OM4 und OM5 handelt es sich um laseroptimierte Fasern. Das bedeutet, dass entweder ein LED- oder ein VCSEL-Laser als Lichtquelle verwendet werden kann, um höhere Datenraten zu erreichen.’ Mit OM5—dem neuesten Typ von Multimode-Fasern—kommt auch eine neue Technologie namens Short Wavelength Division Multiplexing hinzu, die es ermöglicht, mehrere Signale gleichzeitig über die Faser zu senden und so die Übertragungsleistung zu verbessern. So können vier eigenständige Laserkanäle in derselben Glasfaser unabhängig voneinander verwendet werden.

 

Singlemode-Fasern haben eine kleinere Kerngröße als Multimode-Fasern. Dadurch wird das Licht direkt durch die Glasfaser geleitet (es wird nur der Grundmodus des Lichts durch die Glasfaser übertragen). Die während der Lichtübertragung entstehende Lichtreflexion nimmt ab, wodurch die Dämpfung verringert und das Signal erfolgreich über größere Entfernungen übertragen wird. OS1 und OS2 gehören zu den Kabeltypen mit Singlemode-Fasern.

 

Anstatt zu glauben, dass ein Glasfasertyp “besser” als der andere ist, ist es ’am besten, sie als zwei verschiedene Typen zu betrachten, die für unterschiedliche Zwecke entwickelt wurden.

 

Da in einer Multimode-Faser mehrere Lichtwege verlaufen, bietet sie nur über eine kurze Distanz eine hohe Bandbreite. Diese verschiedenen Moden bewegen sich mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten durch die Glasfaser und erreichen den Detektor leicht versetzt zueinander. Stellen Sie es sich wie eine Echokammer vor: Je mehr Modi Sie haben, desto länger ist das Echo. Es wird schwieriger zu verstehen, wo Wörter anfangen und enden, da sie ineinander übergehen.

 

In Singlemode-Fasern bewegt sich das gesamte Licht mit nahezu gleicher Geschwindigkeit und kommt etwa zur gleichen Zeit an. Dadurch wird der Effekt der modalen Dispersion eliminiert, der bei Multimode-Fasern auftritt. Dies ermöglicht höhere Bandbreiten bei geringeren Signalverlusten über größere Entfernungen. Singlemode-Fasern eignen sich daher ideal für Anwendungen zur Übertragung von Langstreckensignalen, wie etwa in oder zwischen Gebäuden und Geländen, auf hoher See oder in entfernten Büros.

 

Unser Team hilft Ihnen, die richtigen Entscheidungen für Ihre Glasfaserkabelsysteme zu treffen. Wenn Sie weitere Fragen zum Thema Glasfaserkabel haben, Hilfe bei der Auswahl benötigen oder detailliertere Informationen zur Funktionsweise von Glasfaserkabeln suchen, beantworten wir Ihre Fragen gerne.’

 

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