LWL_Technologie
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LWL-STECKER TECHNOLOGIE © DIAMOND SA / 08-08 / 1 Geschichte der DIAMOND SA 16.05.58 1975 1980 1985 1987 1993 1994 1997 2003 2004 HEUTE © DIAMOND SA / 08-08 / 2 Gründung DIAMOND SA in Locarno. Bearbeitung von Diamanten und Saphiren für Tonabnehmersysteme, Industriesteine, Uhrensteine. Krise in der Uhrenindustrie. …Einstieg in die Lichtwellenleiter Technologie. Erste Kleinserie von hochpräzisen Glasfasersteckern geht in Produktion. Einsatzgebiete: Telekommunikation, Raumfahrt, Luftfahrt, Unterwassertechnik, LAN etc. Weltweit 20 DIAMOND Vertretungen. Personalbestand in Losone: 200 Angestellte. Weltweite Homologation unserer Glasfaserstecker, z.B. bei Fernmeldegesellschaften. Entwicklung des neuen E-2000™-Steckers. Intensive Aktivitäten im Bereich der Telekommunikation, CATV, LAN, Sensoren und Messtechnik. Zertifizierung ISO 9001 Qualitätsmanagement-System. Einführung des Neuen Logos. Beginn der Diamond flexos Führung bei Diamond Hauptsitz Einführung der Mobile Glasfaser Service (mgs) weltweit. DIAMOND ist weltweit mit 8 Tochtergesellschaften und 48 Vertretungen präsent, und beschäftigt weltweit rund 530 Personen. Unsere Produktion HEUTE bis 100’000 Stecker / Woche Weltweit davon bis 50’000 in Losone konfektioniert! © DIAMOND SA / 08-08 / 3 OPTISCHE FASER BASIS © DIAMOND SA / 08-08 / 4 Lichtwellenleiterkabel Vergleich mit Kupferkabel (am Beispiel von Telekommunikations-Verbindungen) Kupferkabel (Koaxialkabel) Anzahl Telefongespräche pro Leiterpaar LWL-Kabel 7'680 33'900 Anzahl Leiterpaare pro Kabel 12 144 Kabeldurchmesser (mm) 75 22 8'000 250 2 100 Kabelgewicht (kg/km) Maximale Distanz zwischen Verstärkern (km) © DIAMOND SA / 08-08 / 5 Die Eigenschaften Übertragung über grosse Distanzen Übertragung grosser Datenmengen dank enormen Bandbreiten Keine elektromagnetischen Beeinflussungen © DIAMOND SA / 08-08 / 6 Keine Erdungsprobleme Kleine und leichte Kabel Die Grundlagen © DIAMOND SA / 08-08 / 7 Die Lichtausbreitung Wassertank Erwarteter Weg des Lichtes Licht Tatsächlicher Weg des Lichtes Totalreflexion an der Grenze Wasser Luft © DIAMOND SA / 08-08 / 8 Lichtgeschwindigkeit Vakuum Wetzikon 1 Millisekunde Genf Glas Wetzikon © DIAMOND SA / 08-08 / 9 1,5 Millisekunden Lichtgeschwindigkeit im Vakuum: C0 = 299’793 km/sec. Lichtgeschwindigkeit im Glas: CGlas = 200’000 km/sec. Genf Wellenlänge / Frequenz 1 Sek. f Frequenz Wellenlänge (nm) Zurückgelegte Distanz einer Welle während einer Periode (Schwingung) t Frequenz (Hz) Anzahl Schwingungen (Perioden pro Sekunde) Wellenlänge © DIAMOND SA / 08-08 / 10 Wellenlängenbereich der elektromagnetischen Übertragung Wellenlänge 3000km 102 30km 103 104 NF Bereich Analoge Telephonie © DIAMOND SA / 08-08 / 11 300m 105 106 3m 107 108 HF Bereich AM Radio 3cm 109 0.3mm 1010 1011 1012 1013 Mikrowellen Bereich TV & FM Radio Mobile Telephonie 3 mm 30nm 1014 1015 Optischer Bereich Mikrowellen Ofen 0.3nm 1016 1017 1018 Frequenz [Hz] Röntgen/Gamma Bereich Röntgen Bilder Wellenlängenbereich der optischen Übertragung single mode Laser multi mode Laser Wellenlänge nm 1800 1600 1400 1200 2x1014 Radar Bereich Laser Bereich 1000 800 400 3x1014 Infrarot Bereich 1. optisches Fenster 850 nm 2. optisches Fenster 1300 nm 3. optisches Fenster 1550 nm © DIAMOND SA / 08-08 / 12 600 200 1x1015 Frequenz Hz Sichtbarer Bereich 5x 101414 5x10 Ultravioletter Bereich Lichtbrechung Vertikale zur Trennlinie Trennlinie Lichtstrahl Totalreflexion Lichtstrahl © DIAMOND SA / 08-08 / 13 Trennlinie Vertikale zur Trennlinie Die Wellenleitung in der Glasfaser optisch dünneres Medium (n2) Lichtbrechung Grenzstrahl optisch dichteres Medium (n1) Totalreflexion Lichtquelle © DIAMOND SA / 08-08 / 14 Numerische Apertur Einkopplung des Lichtstrahls Strahlen die nicht in einem definierten Winkel zur Faser auftreffen, werden absorbiert oder im Mantelglas weitergeleitet. Jede Glasfaser hat einen eigenen Akzeptanz- bzw. Abstrahlwinkel. NA = Sin = n12-n22 © DIAMOND SA / 08-08 / 15 Fasertypen © DIAMOND SA / 08-08 / 16 Fasertypen © DIAMOND SA / 08-08 / 17 Gradientenindex-Mehrmodenfaser Signal am Fasereingang Signal am Faserausgang Gradientenindexfaser Ausbreitung von mehreren Moden Lichtleitung durch Lichtbrechung Glasfasern (50 µm und 62,5 µm) © DIAMOND SA / 08-08 / 18 Stufenindex-Einmodenfaser Signal am Fasereingang Signal am Faserausgang Monomodefaser Ausbreitung von nur einer Lichtmode Glasfasern (9µm) © DIAMOND SA / 08-08 / 19 Empfindlichkeit Spektren Glühlampe Si Ga Augenempfindlichkeit Wellenlänge (m) © DIAMOND SA / 08-08 / 20 Dämpfung in Abhängigkeit der Wellenlänge Übertragungsfenster © DIAMOND SA / 08-08 / 21 Dämpfung Als Dämpfung wird das logarithmische Verhältnis von der Eingangs- zur Ausgangsleistung bezeichnet. P aus [W] a = 10 log = [dB] P ein [W] -3dB -10dB -20dB -30dB © DIAMOND SA / 08-08 / 22 = = = = 1/2 P 1/10 P 1/100 P 1/1000 P Dispersion Wird ein Lichtimpuls in eine Faser eingekoppelt, so ist am Faserende ein verbreiterter Puls zu beobachten. Diese Impulsverbreiterung nimmt proportional mit der Länge zu. Sendeimpuls © DIAMOND SA / 08-08 / 23 Empfangsimpuls DAS KABEL © DIAMOND SA / 08-08 / 24 Einmoden Aufbau eines Lichtwellenleiters Primäre Ummantelung (coating) Kern (core) Beschichtung (cladding) © DIAMOND SA / 08-08 / 25 250 m 125 m 9 m 250 m 125 m 50/62,5 m Das Kabel schützt die Faser vor: Zugkräften Querdruckkräften Feuchtigkeit Dehnung zu © DIAMOND SA / 08-08 / 26 kleinen Biegeradien Kabelaufbau Rangierkabel 3000 m (3 mm) 900 m (0.9 mm) 250 m 125 m 9/50/62,5 m Kern (core) Beschichtung (cladding) Aramidgarn Sekundäre Mantel Ummantelung (coating) (coating) © DIAMOND SA / 08-08 / 27 Primäre Ummantelung Kabelaufbau Aussenkabel Beschichtung (cladding) 125 m Kern (core) 9/50/62,5 m Primäre Ummantelung Aramidgarn Sekundäre Ummantelung Aussenmantel (Bündelader) 3000 m / 3 mm © DIAMOND SA / 08-08 / 28 (coating) 250 m Sekundäre Schutztechniken © DIAMOND SA / 08-08 / 29 Sekundäre Schutztechniken © DIAMOND SA / 08-08 / 30 Blockdiagramm einer optischen Verbindung 2 5 1 2 3 4 5 6 7 8 Sender Empfänger Lichtwellenleiter Verstärker Steckverbinder Spleissverbindung Verzweiger Mess- und Servicepunkt 5 5 5 6 LWL 3 6 6 LWL 4 3 1 6 7 8 5 5 2 Demontierbare Verbindungselemente an: Anschlüssen für aktive Geräte Übergabepunkten / Schnittpunkten verschiedener Netze Mess-, Service- und Rangierpunkten im Netz © DIAMOND SA / 08-08 / 31 Messung Einfügedämpfung Nach IEC 61300-3-4 (Methode c) Messung für Verbindungskabel (Patchcords) Dämpfung für beide Steckverbindungen und LWL-Faser © DIAMOND SA / 08-08 / 32 Messung Einfügedämpfung Nach IEC 61300-3-4 (Methode b) Messung für Pigtails Dämpfung pro LWL-Steckerverbindung Messwert © DIAMOND SA / 08-08 / 33 Messung Reflexionsdämpfung 1) Nach IEC 61300-3-6 2) Präzisionsreflektometer WDM 1300 Coupler DUT 1550 Referenz Verlängerung Messgerät Messungen © DIAMOND SA / 08-08 / 34 Referenz Spiegel Anzeige nach Variante 1 bis max. 55 dB Messaufbau für diskrete Komponenten oder auch Gerätekonfiguration für Serienmessung Messwert von der Güte der Einzelkomponenten beeinflusst Messung nach Variante 2 bis 90 dB Messwert bezieht sich nur auf Messobjekt DIAMOND LWL-STECKER TECHNOLOGIE © DIAMOND SA / 08-08 / 35 Stift-Hülse-Prinzip mit Verdrehschutz Stift-Hülse-Prinzip mit physikalischem Kontakt der konvexen Steckerstirnflächen Verdrehsicherung © DIAMOND SA / 08-08 / 36 verhindert Relativbewegung der Stirnflächen Faserkontaktierung 125 m © DIAMOND SA / 08-08 / 37 9 m Hochpräzise Ferrule Ferrule nimmt Faser auf und führt sie konzentrisch in die Hülse Aussenmantel der Ferrule aus korrosions- und abriebfestem Material (Hartmetall oder Keramik) Durchmesser der Ferrule international auf 2,5 mm standardisiert Bohrung von 128 µm toleriert Durchmesserschwankungen der LWL-Faser © DIAMOND SA / 08-08 / 38 Prägetechnik Titan-Einsatz DIAMOND-Ferrule mit Titaneinsatz als Voraussetzung für die Prägetechnik Titan ist verformbar Fixierung der LWL-Faser mit Klebstoff © DIAMOND SA / 08-08 / 39 1e. Prägung Prägestempel dringt in das Titan ein und lässt es zur LWL-Faser “fliessen” Ferrulenbohrung “schliesst” sich auf aktuellen Faserdurchmesser Faser “schwimmt” im weichen Klebstoff ins Zentrum der Bohrung und erhält homogenen Klebespalt Restexzentrizität ca. 1 µm (Aussenmantelzentrierung) © DIAMOND SA / 08-08 / 40 Titan-Einsatz Kernzentrierung durch Nachprägung Kernzentrierung ist Voraussetzung für gleichbleibend niedrige Einfügedämpfungswerte bei beliebiger Steckerkombination Lichtpunkt auf dem Monitor Konzentrizität Nachprägestempel Nachprägung durch aktive Ausrichtung der Faserkerne auf die Ferrulenachse (Restexzenrizität 0.25 µm max) Segmentstempel “verschiebt” Faser im 1/10 µm - Bereich DIAMOND Z-276 Nachprägeeinheit Sichtbare Lichtquelle © DIAMOND SA / 08-08 / 41 Beispiel einer anderen Methode 50° Bei 50° Monoblock-Ferrulen wird die bleibende Faser Kernexzentrizität optimiert. Durch Rotation wird sie in einem ± 50° Bereich in Richtung der Verdrehsicherung positioniert © DIAMOND SA / 08-08 / 42 Reflexion an der Stirnfläche Reflexionen treten an Stirnflächen von LWL-Fasern auf Verursacht durch Störungen der optischen Qualität (Schmutz, Kratzer, Luftspalt) Reflexionen sind störend für Breitbandsysteme optische Faserverstärker CATV-Systeme superschnelle Netze © DIAMOND SA / 08-08 / 43 Politur PC Reduktion der Reflexion Konvex-Politur der Faserfrontfläche Faserkontakt Reflexionen © DIAMOND SA / 08-08 / 44 zur Reduktion der APC-Schliff - keine Reflexion Reflexionsstellen entstehen auch durch “normalen” Verschleiss an Stirnflächen Übertragung der reflektierten Lichtanteile wird durch Schrägschliff der Stirnfläche verhindert © DIAMOND SA / 08-08 / 45 LWL-Steckverbinder Standards Standardisierung ist Voraussetzung für die Kompatibilität der Produkte verschiedener Hersteller Bei vergleichbaren optischen Werten sind Handling, Sicherheit und Flexibilität die entscheidenden Kriterien für die Auswahl des Standards © DIAMOND SA / 08-08 / 46 LWL-Steckverbinder Standards Standard Ferrule 2.5 mm Ferrule LSA (DIN) 2.5 mm LSA-HRL Spring (DIN-APC) Loaded Polishing Fixation Application Fiber type Convex PC Threaded Convex APC (8°) Telecommunication Test equipment MM & SM LAN MM (SM) ST™ 2.5 mm Spring Loaded Convex PC FC 2.5 mm Spring Loaded Convex PC Threaded Convex APC (8°) Telecommunication Test equipment MM & SM SC-PC SC-APC 2.5 mm Spring Loaded Convex PC Push-Pull Convex APC (8°) Telecommunication Test equipment LAN MM & SM E-2000™ 2.5 mm Spring Loaded Convex PC Push-Pull Convex APC (8°) Telecommunication Test equipment LAN MM & SM © DIAMOND SA / 08-08 / 47 Nut with bajonet Picture LWL-Steckverbinder Standards Standard Ferrule Polishing Fixation Application Fiber type Telecommunication Test equipment LAN MM & SM LAN MM (SM) Telecommunication Test equipment LAN MM & SM 1.25 mm Ferrule F-3000™ & 1.25 mm MU Spring Loaded Convex PC Push-Pull Convex APC (8°) Square Mini MT Ferrule Mini-MT Convex PC MT-RJ Duplex Square MT Ferrule MFS/MPO MT-Ferrule 4/8/12 fibers © DIAMOND SA / 08-08 / 48 RJ 45 Convex PC Push-Pull Convex APC (8°) Picture
