LEONI Fiber Optics

Fiber Optics
Licht schalten, Licht transportieren, Licht verteilen
The Quality Connection
Grundlagen
der Lichtwellenleiter-Technik
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245
1.1. Spektrum des Lichtes
Licht breitet sich als elektromagnetische Welle im Vakuum mit der
Geschwindigkeit c0 = 299.792,458 km/s aus. Das Spektrum des Lichtes umfasst einen weiten Bereich und reicht vom tiefen Ultravioletten
(UV) (Wellenlänge λ = 100 nm) bis ins Infrarote (IR) (λ = 200 mm),
wobei das sichtbare Licht nur den Bereich von 380 nm bis 780 nm
einnimmt. Verschiedene Lichtwellenleitertypen werden entsprechend
ihrer Transmissionseigenschaften bei unterschiedlichen Wellenlängen
eingesetzt. Der Schwerpunkt der Wellenleiteranwendungen reicht
dabei vom nahen UV (ab 300 nm) bis in den unteren IR-Bereich.
Kosmische
Strahlung
In einem homogenen Medium breitet sich das Licht als gradliniger
Strahl aus und wird mit Hilfe der Gesetze der Strahlenoptik beschrieben. Aus der Strahlenoptik leitet sich auch das Ausbreitungsverhalten
in großen Wellenleiterstrukturen her, in denen mehrere Ausbreitungsrichtungen des Lichtes möglich sind (siehe Kap. 1.2.). Geht man
jedoch zu immer kleineren Wellenleiterstrukturen, so lässt sich das
Ausbreitungsverhalten nur noch mit Hilfe der Wellentheorie erklären.
In den folgenden Kapiteln werden die grundlegenden physikalischen Eigenschaften von Wellenleiterbauteilen, wie sie LEONI fertigt,
dargestellt.
Sichtbares
Licht
TStrahlung
UV Strahlung
IRStrahlung
Radiowellen
Röntgenstrahlung
1020
Frequenz (Hz)
Mikrowellen,
Radar
1018
1016
1014
1012
250 THz
Wellenlänge (m)
TV
1010
(1 THz)
VHF
108
(1 GHz)
SW
106
(1 MHz)
(1 pm)
(1 nm)
(1 µm)
(1 mm)
(1 m)
(100 m)
10-12
10-9
10-6
10-3
100
106
λ = Wellenlänge
f = Frequenz
C0 = 300.000 km/s
C=λ*f
ultraviolette
Strahlung
(UV)
0.2
sichtbares Licht
(VIS)
0.4
0.6
0.8
650
780
1.0
850
940
1.2
1300/1310
POF
PCF
1.4
1550
1625
fernes
Infrarot
(FIR)
3.0
2940
MIR/FIR Fiber
GOF
UV – VIS
VIS – IR
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mittl.
Infrarot
(MIR)
nahes Infrarot
(NIR)
20
µm
Grundlagen
1. Lichtwellenleiter allgemein
Grundlagen
246
1. Lichtwellenleiter allgemein
1.2. Ausbreitung des Lichtes im Lichtwellenleiter
Das Grundprinzip der Übertragung im Lichtwellenleiter beruht auf
der Totalreflexion. Fällt ein Lichtstrahl auf die Grenzfläche zwischen
einem optisch dichteren Medium mit dem Brechungsindex n1 und
einem optisch dünneren Medium mit dem Brechungsindex n2, so
wird er in Abhängigkeit vom Einfallswinkel α gebrochen oder total
reflektiert.
sin α / sin β = n1 / n2
(α = Einfallwinkel, β = Ausfallwinkel, n1 = Brechzahl des optisch
dichteren Mediums, n2 = Brechzahl des optisch dünneren Mediums)
Beim Übergang vom optisch dichteren zum optisch dünneren
Medium wird der Strahl vom Lot weg gebrochen und ein mit
zunehmendem Einfallswinkel größer werdender Teil des Lichtes
an der Grenzfläche reflektiert. Wenn der Lichtstrahl immer flacher
auf die Grenzfläche fällt, nähert sich der gebrochene Strahl einem
Winkel von β = 90° gegen das Einfallslot. Bei noch flacherem Einfall
des Lichtstrahles geht die Brechung in eine Totalreflexion über. Man
nennt den Winkel, ab dem der Lichtstrahl vollständig an der Grenzfläche reflektiert wird, den Grenzwinkel der Totalreflexion. Die Größe
des Grenzwinkels der Totalreflexion ist von der Brechzahldifferenz
zwischen optisch dichtem und optisch dünnem Medium abhängig.
Totalreflexion im Stufenindexprofil – LWL
α Grenz
θ Grenz n0
n2
n1
1.3. Numerische Apertur
Die numerische Apertur ist eine entscheidende Größe bei der Einkopplung von Licht in den LWL. Sie wird bestimmt durch die Differenz
der Brechzahlen von Kern und Mantel.
Nur Lichtstrahlen, die unter einem bestimmten Winkelbereich
≤ θGrenz in die Faser eintreten, werden durch die Faser hindurch
geleitet.
Die numerische Apertur NA wird durch den Sinus des Grenzwinkels
θGrenz folgendermaßen bestimmt:
Typische Werte für die NA liegen bei kommerziellen Fasern im Bereich
von 0,1 bis 0,5, was Öffnungswinkel zwischen 6 und 30° entspricht.
NA = sin θGrenz = √(n12 – n22)
NA = 0,37 ≈ α/2 = 21,72°
NA = 0,29 ≈ α/2 = 16,86°
NA = 0,22 ≈ α/2 = 12,71°
NA = 0,20 ≈ α/2 = 11,54°
NA = 0,15 ≈ α/2 = 8,63°
NA = 0,10 ≈ α/2 = 5,74°
Typische Öffnungswinkel von kommerziellen Glasfasern
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1. Lichtwellenleiter allgemein
1.4. Unteranregung, Überanregung
Beim Einkoppeln von Licht in Lichtwellenleiter (LWL) werden häufig
nicht alle Moden gleichmäßig angeregt. Der Grenzwinkel oder
Durch­messer des einfallenden Strahles weicht häufig von den
Faserparametern ab. Strahlenanteile mit einem größeren Winkel als
dem Grenzwinkel werden in der Faser ausgekoppelt und Leistung
geht dadurch verloren. Man spricht von Überanregung. Bei Unteranregung dagegen ist der Winkel kleiner als der Grenzwinkel, bzw. der
Strahlquerschnitt ist kleiner als der Kerndurchmesser. Bei Gradienten­
indexfasern (s. Kap. 2.1.3.) ergeben sich auch bei Unteranregung
leicht höhere Streckendämpfungswerte.
1.5. Kupplung von 2 Fasern
Das Koppeln von zwei Fasern über die Endflächen zweier Faserenden
kann als bleibende Verbindung, dem so genannten Spleiß, oder über
Verbindung zweier Steckverbinder in einer Kupplung erfolgen. Man
kann zwei gleiche Steckertypen in einer Standardkupplung oder zwei
verschiedene in einer so genannten Hybridkupplung verbinden.
Die Verbindung mit der geringsten Beeinflussung (Dämpfung) des
geführten Lichtes ist der so genannte „Fusion Splice“, bei dem die
beiden Faserenden nach präziser Ausrichtung in einem Lichtbogen
miteinander verschmolzen werden.
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Grundlagen
FiberConnect®
248
Grundlagen
2. Fasertypen
Im Produktportfolio von LEONI werden grundsätzlich zwei Arten von
faseroptischen Bauteilen unterschieden: a) Bauteile, bei denen die
Lichtführung durch eine isolierte Faser erfolgt, und b) Bauteile, bei
denen das Licht durch ein Faserbündel geführt wird. Zu den Einzelfaserbauteilen zählen auch Bauteile, bei denen mehrere Faseradern in
einem Kabel konfektioniert sind. In den folgenden Abschnitten werden zunächst die Einzelfasern beschrieben, wobei bestimmte grundlegende Eigenschaften auch für die Faserbündel gelten. Danach
erfolgt die spezielle Beschreibung der Faserbündeleigenschaften.
Die meistgenutzte Singlemodefaser ist die so genannte Telekommunikationsfaser, deren Modenfelddurchmesser typischerweise bei 9 bis
10 µm liegt und deren Manteldurchmesser (Cladding) 125 µm beträgt.
Das Licht wird hauptsächlich im Modenfelddurchmesser geführt, wobei
ein geringer Teil außerhalb des eigentlichen Kernes und im kernnahen
Claddingbereich geleitet wird. Die Modenfeldverteilung entspricht einer
Gaußkurve. Der eigentliche Kerndurchmesser beträgt typischerweise
8,2 µm, bei einer NA von 0,14. Die singlemodigen Übertragungseigenschaften der Standardtelekommunikationsfaser überdecken einen
Spektralbereich von 1280 bis 1650 nm. Die Grenzwellenlänge, ab der eine
zweite Mode ausbreitungsfähig wird, nennt man Cut-off-Wellenlänge und
liegt für die Standardtelekommunikationsfaser bei ca. 1260 bis 1280 nm.
2.1. Einzelfasern
Die folgende Abbildung zeigt die wichtigsten Grundtypen an optischen Fasern:
■■ Multimode-Faser mit Stufenindexprofil
■■ Multimode-Faser mit Gradientenindexprofil
■■ Singlemode-Faser
V = Const
Strahl mit größter Laufzeit
θGrenz
Strahl mit kleinster Laufzeit
V2 > V1
θGrenz
r
0
Kern
Mantel
Bei dem Herstellverfahren der Standardtelekommunikationsfasern wurde
auf extreme Reinheit des Fasermaterials (Quarzglas/dotiertes Quarzglas)
geachtet, wodurch ein Maximum an Transmission erzielt wird. Die typische
n
Stufenindexprofil – LWL
r
r
V2
V1
0
n
Parabelindexprofil – LWL
r
r
0
n
Singlemode – LWL
r
2.1.1. Singlemode-Fasern
Die Signalübertragung in einer Singlemode-Faser (auch MonomodeFaser) erfolgt lediglich durch die Leitung des Lichtes im Grundmodus
(mono oder single), da nur dieser Grundmodus ausbreitungsfähig ist
und alle übrigen Moden geführt werden.
Bei großen Distanzen und Bandbreiten werden Singlemode-Fasern
bevorzugt eingesetzt, da hierbei die geringsten Signalverzerrungen
auftreten.
Dämpfung einer heutigen Singlemode-Faser für die Telekommunikation
liegt bei 1310 bzw. 1550 nm bei <0,05 dB/km, so dass man Signale über
Entfernungen von mehr als 100 km ohne Verstärkung übertragen kann.
Eine Weiterentwicklung der Standard-Singlemode-Faser ist die so genannte Low-Water-Peak-Faser (ITU-T G.652.C und G.652.D). Bei dieser
Faser können Daten auch im Wellenlängenbereich zwischen 1310
und 1550 nm verlustarm übertragen werden, da durch das spezielle
Herstellungsverfahren der Wassergehalt der Faser besonders niedrig
ist und dadurch die starke Absorption durch OH-Schwingungen in
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2. Fasertypen
diesem Wellenlängenbereich unterdrückt wird. Mit diesen Fasern
wird das E-Band (extended band) für die Datenübertragung geöffnet.
Dieser Bereich wird überwiegend mit der CWDM-Technologie (Coarse
Wavelength Division Multiplex) erschlossen, die es ermöglicht, aufgrund der großen Wellenlängenabstände auf kostengünstige Laser
für die Übertragung zurückzugreifen.
Als Singlemode-Fasern für Weitverkehrsnetze werden Non-ZeroDispersion-Fasern (ITU-T G.655.C) verwendet. Sie haben eine sehr
geringe Dämpfung und Dispersion im C-Band um 1550 nm. Somit
sind längere Strecken ohne Dispersionskompension zu erreichen.
Singlemode-Fasern für andere Wellenlängenbereiche sind ebenfalls
kommerziell erhältlich. Insbesondere Fasern für den nahen IR-Bereich
und den sichtbaren Wellenlängenbereich (VIS) weisen zunehmend
geringere Modenfelddurchmesser auf.
Solche Fasern eignen sich für eine Reihe von Spezialanwendungen,
bei denen Übertragungen mit einer sehr guten Strahlqualität gefordert werden. Die niedrige Dämpfung über lange Distanzen ist in der
Regel keine kritische Forderung für solche Anwendungen.
2.1.2. Multimodige Stufenindexfasern
Bei Stufenindex-Multimode-Fasern werden aufgrund eines größeren
Kerndurchmessers und/oder entsprechend hohem Δn zwischen
Kern und Mantel gegenüber Singlemode-Fasern mehrere Moden
im Kern geführt. Die Variationsbreite für solche Fasertypen ist groß.
Man unterscheidet folgende Grundtypen, die auch entsprechende
industrielle Bedeutung haben:
LWL
Kernmaterial
Mantelmaterial
(Cladding)
POF
PMMA
Fluoriertes PMMA
PCF
Quarzglas
Kunststoff (Akrylat)
Quarzfasern
(low OH, high OH)
Quarzglas
Quarzglas
Glasfasern
Quarzglas oder
Mehrkomponentenglas
Dotiertes Quarzglas
oder Mehrkomponentenglas
Spezialglas
(Fluoridglas,
Chalkogenidglas)
Spezialglas
MIR-Fasern
Bei Stufenindex-Multimode-Fasern treten hohe Modendispersionen
aufgrund unterschiedlicher Laufzeiten auf.
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2.1.3. Multimodige Gradientenindexfasern
Durch einen Brechzahlgradienten mit Hilfe von steigender Germaniumdotierung zum Kernmittelpunkt hin wurden die Laufzeitunterschiede für
alle Moden minimiert, so dass die Bandbreite deutlich verbessert werden
konnte. Das Profil des Brechungsindexes im Kern ist nahezu parabelförmig. Bei diesen Fasern gibt es Optimierungen für höhere Bandbreiten
in bestimmten Wellenlängenbereichen.
2.1.4. Spektraleigenschaften Low OH/High OH
Der Wassergehalt in der Faser bestimmt aufgrund der OH-Schwingungen
das Absorptionsverhalten. Die Low-OH-Faser hat niedrige Dämpfungswerte im nahen infraroten Bereich und findet deshalb dort Verwendung. Die High-OH-Faser vermindert die Bildung von Fehlstellen bei
Bestrahlung im ultravioletten Bereich. Die Low und High OH-Fasern gibt
es vor allem bei den Stufenindexquarzfasern. Deren Anwendung sind z.
B. Leistungsübertragung bei Laseranwendungen sowie Detektion von
Strahlung in der Sensorik.
2.1.5. Polarisationserhaltende Fasern
Die polarisationserhaltende Faser ist eine besondere Art der SinglemodeFasern. Durch Druckelemente im Cladding wird eine solche Doppelbrechung im Kern erzielt, so dass die Polarisationsebenen des in der Faser
geführten Lichtes erhalten bleiben. Man unterscheidet drei verschiedene
Typen, die sich in der Form der Stresskörper in den Fasern unterscheiden.
Shaped Cladding
Bow Tie Fiber
Panda Fiber
Fast
axis
Slow axis
Die Kerndurchmesser der Fasern entsprechen den jeweiligen Durchmessern der Standardfasern. Als Claddingdurchmesser sind sowohl 80 µm
als auch 125 µm üblich, wobei der geringere Claddingdurchmesser eine
geringere Beeinflussung der Polarisation bei kleinen Biegeradien bewirkt.
2.1.6. Coatings und Buffer
Lichtwellenleiter aus Quarz oder Kunststoff müssen sowohl mechanisch
als auch gegen Feuchtigkeit geschützt werden. Daher gibt es als Schutz
Coatings und Buffer. Typischerweise werden Akrylate als Coating aufgebracht. Für besondere Anwendungsfälle werden die Fasern mit Polymid,
PTFE, Silikonkautschuk oder Hochtemperatur-Akrylat beschichtet. Für
Spezialanwendung können Glasfasern auch mit einem Metall beschichtet werden, so dass sie lötbar werden.
249
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Grundlagen
250
2. Fasertypen
2.1.7. Biegeradien
Die Lichtwellenleiter können nur bis zu einem bestimmten Radius
gebogen werden, ohne dass die Faser bricht. Die Glasfasern können
bei bestimmter mechanischer Belastung reißen oder ganz durchbrechen. Daher wird ein minimaler Biegeradius definiert, bei dem
eine hohe Wahrscheinlichkeit einer langen Lebensdauer besteht. Die
Wahrscheinlichkeit, dass die Faser bricht, hängt von Fertigungsparametern, dem Claddingdurchmesser und der Verweildauer ab. Die
Qualitätsprüfung erfolgt über den so genannten Proof Test nach dem
Faserzug, bei dem die Faser in einem engen Radius geführt und mit
einer definierten Kraft belastet wird.
Bei Multimode-Fasern charakterisiert das Bandbreitenlängenprodukt
der spezifischen Faser die jeweilige Übertragungseigenschaft. Für
Gauß-förmige Impulse gilt:
B*L ≈ 0,44 / Δt * L
Bei Singlemode-Fasern beobachtet man ebenfalls eine Verzerrung
der optischen Signale durch Streuung der Laufzeit (Dispersion).
Ursachen für die Dispersion sind:
■■ Verringerung der Flankensteilheit und Überlappung von Impulsen
erhöhen die Bitfehlerrate und verringern die Bandbreite
■■ Modendispersion infolge unterschiedlicher Laufzeiten
■■ Materialdispersion durch die Frequenzabhängigkeit der Brechzahl
(Sender emittiert nicht nur bei einer Wellenlänge); die verschiedenen Wellenlängen breiten sich mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten aus (Minimum bei ca. 1300 nm)
■■ Profil-, Wellenleiter-, Polarisations- und chromatische Dispersion.
Als grobe Regel gilt: Der Biegeradius – die Kurve der Einzelfaser –
sollte nicht kleiner sein als der Faktor 600 x dKern. Im Falle einer
600-µm-Single-Faser beträgt der minimale Biegeradius 36 cm.
2.2. Signalübertragung in optischen Fasern
Die Übertragung von Signalen mit großen Informationsinhalten
(digitale oder analoge Signale) erfordert besondere Übertragungseigenschaften der Faser, um eine möglichst fehlerfreie Übertragung
auch über längere Strecken und mit hoher Bandbreite zu erzielen.
Die chromatische Dispersion einer Singlemode-Faser wird in
ps/nm*km angegeben. Ihr Betrag ist von der Wellenlänge abhängig
und hat in Abhängigkeit vom Faserdesign beispielsweise um 1310 nm
einen Nulldurchgang.
2.2.1. Dispersion und Profile
Maßgebend für die Qualität des optischen Übertragungssystems ist
nicht nur die überbrückbare Streckenlänge, sondern auch die Datenrate, die übertragen werden kann. Hohe Datenraten erfordern breitbandige Sende- und Empfängerbauelemente, aber auch breitbandige LWL
(nicht zu verwechseln mit der optischen Bandbreite, die den Bereich
der Lichtwellenlängen definiert). Die Bandbreite im LWL wird durch
die Dispersion begrenzt, d.h. dadurch, dass sich ein in den LWL eingekoppelter Impuls während seiner Fortpflanzung im LWL verbreitert.
Die Übertragungseigenschaft einer Faser wird im Wesentlichen durch
die folgenden Parameter bestimmt:
Pulsverbreiterung (Dispersion) im LWL
P ein
P aus
100 %
t22 – t21
Dispersion
100 %
L
50 %
50 %
L
0%
0
t1
Optischer Eingangsimpuls
t
0%
0
LWL
t2
t
Optischer Ausgangsimpuls
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Die folgende Tabelle listet typische Signalübertragungseigenschaften
für gebräuchliche Fasertypen auf:
POF
PCF
Modentyp
Multimode
Multimode
Multimode
Multimode
Singlemode
Fasertyp
Stufenindex
Stufenindex
Gradientenindex
Gradientenindex
Stufenindex
Kerndurchmesser [µm]
980
200
62,5
50
8
Claddingdurchmesser [µm]
1000
230
125
125
125
Numerische Apertur
0,5
0,37
0,27
0,20
0,13
Dämpfungskoeffizient
g 650 nm [dB/km]
160
10
10
10
-
Dämpfungskoeffizient
g 850 nm [dB/km]
2000
8
3,2
3,0
-
Dämpfungskoeffizient
g 1300 nm [dB/km]
–
6
1,0
0,9
0,35
650
650/850
850/1300
850/1300
1310/1550
1
17
g 850 nm
–
20
200
400
g 1300 nm
–
20
600
1200
Typisch verwendete Wellenlänge
Glasfaser
Bandbreite Längen Produkt
[MHz*km]
g 650 nm
Chromatische Dispersion g1310 nm
3,5 ps/km*nm
Chromatische Dispersion g1550 nm
18,0 ps/km*nm
Es sind eine Vielzahl von Faservarianten am Markt erhältlich, bei
denen diese Werte entsprechend abweichen können!
Die Transmission ist die prozentuale Lichtübertragung in der Faser,
bezogen auf die eingekoppelte Leistung.
2.2.2. Dämpfung und Transmission
Beim Durchlauf eines LWL der Länge L fällt die Lichtleistung P exponentiell ab. Da die Lichtleistungen viele Zehnerpotenzen übersteigen,
ist es üblich, zu einer logarithmischen Darstellung überzugehen und
die Dämpfung A in Dezibel (dB) anzugeben:
Die Ursachen für die Dämpfung des Lichtes im LWL sind:
lineare Streuung an Inhomogenitäten der molekularen Struktur des
LWL-Kerns (Rayleigh-Streuung); a ~ 1/λ4, Tiefstwert bei
λ ≈ 1,5 µm und Streueffekte an optischen Inhomogenitäten im
Größenbereich der Wellenlänge (Mie-Streuung); lassen sich durch
technologische Maßnahmen signifikant reduzieren
A = –10 log P0 / PL
Dabei bedeuten P0 die Lichtleistung am Anfang des LWL in mW und
PL die Lichtleistung am Ende des LWL in mW. Für den Dämpfungskoeffizienten α (kilometrische Dämpfung) mit
T = 10 (–A*L)/10
T = Transmission
A = Dämpfung (db/km)
L = Faserlänge (km)
α=A/L
■■
ergibt sich dann als Maßeinheit dB/km. Die auf 1 mW bezogene
Leistung hat die Maßeinheit dBm, entsprechend der folgenden
Definition:
P = –10 log (P / 1 mW)
■■
■■
Dabei ist P die Lichtleistung in mW.
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Grundlagen
2. Fasertypen
nichtlineare Streuung (Raman- und Brillouin-Streuung);
leistungs- und wellenlängenabhängig
Absorption infolge Anregung der Eigenschwingung von Molekülen; besonders OH-Gruppen bereiten Probleme
(teilweise auch Schwermetalle)
Auskopplung der Lichtleistung durch starke Biegung der Faser
bzw. Mikrobends – mikroskopische Biegungen und Windungen
Grundlagen
252
2. Fasertypen
2.2.3. Verluste durch Biegung
Wird eine Faser gebogen, ergibt sich eine andere Mischung der
Moden und teilweise eine Auskopplung der Moden höherer Ordnung
aus der Faser. Je kleiner der Biegeradius ist, desto höher werden die
Verluste. Fasern mit geringer NA reagieren im Allgemeinen sensibler
als Fasern mit höherer NA. Die Biegung der Faser kann in einer großen
Krümmung des Kabels erfolgen, aber auch im kleinen Maßstab, wie
sie bei der Verseilung des optischen Kabels entstehen kann. Dabei
handelt es sich um so genannte Mikrobiegungen, die ebenfalls einen
Beitrag zur Erhöhung der Verluste verursachen.
2.2.4. Stecker- oder Kopplungsdämpfung
Zusätzlich zur Längendämpfung im Kabel kommt es zu einer Dämpfung im Steckerbereich, bzw. im Übergang zwischen den Steckern in
den Kupplungen. Wenn die Steckerendflächen sich berühren oder sich
in einem Abstand kleiner als ein Zehntel der Lichtwellenlänge befinden, reduziert sich der Anteil der Rückreflektionen vom Übergang
Luft zu Glas, der bei Steckern mit Luftspalt auftritt, um ca. 8 % (für
Quarzglas, abhängig von der Brechzahl). Solche Steckverbindungen
werden als Stecker mit physikalischem Kontakt bezeichnet. Zusätzlich
treten Absorptionen und Streuung durch Fehler an der Oberfläche
auf. Dazu gehören bei der Endflächenbearbeitung entstandene Kratzer sowie Schmutz durch unsachgemäße Handhabung der Stecker.
Steckertypen
■■ Plane Stecker mit Luftspalt
SMA 905, SMA 906, HP
hohe Dämpfung 0,4 – 1,5 dB
hoher Rückfluss –14 dB
■■
■■
■■
Stecker mit physikalischem Kontakt (/PC)
ST, SC, DIN, FDDI, ESCON, E2000, MU, LC, FC, Opti-Jack, D4,
Mini-BNC, Biconic
niedrige Dämpfung 0,0 – 0,7 dB
mittlerer Rückfluss –20 bis –50 dB
Schrägschliffstecker mit Luftspalt
VFO, HRL-11, EC/RACE
hohe Dämpfung
niedriger Rückfluss
Schrägschliffstecker mit physikalischem Kontakt (/APC)
DIN-APC, FC-APC, E2000-APC, SC-APC
niedrige Dämpfung
niedrigster Rückfluss < –55 db
■■
Stecker mit mehreren Fasern in einer Ferrule
MT, MP, MPO, MTRJ (SCDC, SCQC)
bis zu 24 Fasern in einer Ferrule
hohe Dämpfung
mittlerer bis niedriger Rückfluss –20 bis < –55 dB
■■
Stecker mit Ferrule Ø 1,25 mm
MU, LC, LX.5, F 3000
schnelle Montage
hohe Packungsdichte
niedrige Dämpfung
mittlerer bis niedrigster (/APC-Ausführung)
Rückfluss –20 bis <–55 dB
■■
Stecker ohne Ferrule
VF-45-Volition (SG), Optoclip
schnelle Montage
Führungsprobleme
■■
Stecker mit Kollimationsoptik
Linsenstecker
geringe Verschmutzungsempfindlichkeit (z. B. im ICE eingebaut)
■■
LWL-Stecker mit elektrischer Steckverbindung
in einem Gehäuse
Hybridstecker
anwendungsspezifische Konstruktion
2.3. Dämpfungsmessungen (Normen)
Es gibt verschiedene Normen zur Dämpfungsmessung, die speziell für
die am häufigsten verwendeten Fasern bzw. Anwendungen gelten.
Die Dämpfung einer Faser wird entweder mit dem Durchlicht- oder
Rückstreuverfahren bestimmt. Im folgenden Diagramm sind die
grundlegenden Eigenschaften der beiden Messverfahren dargestellt.
Durchlichtverfahren
Rückstreuverfahren
POF, PCF + Glas
PCF + Glas
Gesamtdämpfung einer Strecke
Räumliche Trennung der Messgeräte
Sehr genaues Ergebnis
Keine Beurteilung von Schnittstellen
Keine Lokalisierung von Störstellen
Keine Entfernungsmessung
Gesamtdämpfung einer Strecke
Nur an einem Ende angeschlossen
Technisch tolerierbares Ergebnis
Beurteilung von Schnittstellen
Lokalisierung von Störstellen
Entfernungsmessung
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2. Fasertypen
2.3.1. Rückstreuverfahren
Zur Messung einer Rückstreukurve eignen sich so genannte OTDRMessgeräte, wie sie in verschiedenen Ausführungen kommerziell
erhältlich sind. Die folgende Abbildung zeigt schematisch eine
Messkurve, wie sie mit einem solchen Gerät von einer Faserstrecke
aufgenommen werden kann.
Rückstreumessung
Rückstreukurve mit typischen Ereignissen
Dämpfung in dB
1
1
2
3
4
5
6
2
1
3
2.3.2. Durchlichtmessung
Beim Durchlichtverfahren wird ein LWL der Länge L [m] an eine
Lichtquelle mit definierter Wellenlänge der Leistung P0 [dBm]
gekoppelt. Am Ende des LWLs wird dann mittels eines Leistungsmessers die Lichtleistung PL [dBm] gemessen. Aus der Differenz von P0
und PL wird der Leistungsverlust, d.h. die optische Dämpfung A [dB]
bestimmt:
5
1
6
1
4
Dämpfungsverlauf ohne Störung
Dämpfungssprung (Stecker, Spleiß)
Reflexion im LWL oder Geisterreflexion
Fresnelreflexion am Ende der Strecke
Dämpfungssprung und Reflexion
Dämpfungssprung zwischen LWL mit unterschiedlicher Rückstreudämpfung
(Toleranzen der Rayleighstreuung, der numerischen Aperatur oder der Profilexponenten)
Stecke in m
A = P0 – PL
Wenn die Streckendämpfung viel größer als die Steckerdämpfung ist,
kann man wie folgt den Dämpfungskoeffizient α [dB/m] bestimmen:
α = A/L = ( P0 – PL)/L
Für die Lichtleistungsmessung wird das Einfügeverfahren (insertion
loss method) oder das Rückschneideverfahren (cut back method)
üblicherweise verwendet.
Beim Einfügeverfahren gibt es verschiedene Methoden, die auf unterschiedliche Anwendungen bzw. Qualitätskriterien abzielen.
Bei Patchkabeln, die direkt an Sender und Empfänger angeschlossen
sind, reicht es meist aus, diese mit einer guten Referenzleitung mit
gleicher Faser zu vergleichen, wobei der Absorptionswert sich wie
folgt bestimmen lässt:
A = – Ptest – Pref
Hierbei sollte der Sender typische Abstrahlcharakteristiken wie in
der Anwendung haben. Das Verfahren wird in der IEC 60793-1-40
beschrieben.
Um den Einfluss des Senders zu minimieren, kann man mit Hilfe
einer Vorlauflänge arbeiten, wo ein Modenmischer eine definiertere
Strahlverteilung in der Faser erzeugt (IEC 61300-3-4 Methode B). Bei
den beiden Methoden ist der Dämpfungseinfluss des letzten Steckers
unterdrückt. Arbeitet man dagegen mit einer Vor- und Nachlauflänge,
wie in der IEC 61300-3-4 Methode B vorgeschrieben, prüft man die
gesamte Leitung mit einer einzigen Messung.
Aufgrund des verschiedenen Messaufbaus können sich die Werte in
der Größenordnung von 0 bis ca. 2 dB je nach Faser- und Steckertyp
unterscheiden.
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2. Fasertypen
2.3.3. Dämpfungsmessung Glas- und PCF-Konfektionen nach IEC 61300-3-4 Methode B
In einer Referenzmessung wird die Lichtleistung Ps am Ende des Referenzkabels in dBm bestimmt.
Optischer
Sender
Optisches
Pegelmessgerät
Kupplung
Grundgerät mit Adapter oder vorhandenem Sender mit Dauerlicht
Zu eliminieren ist die Referenz mit 5 Wicklungen.
Das zu prüfende Kabel wird mittels Kupplung zwischen Referenzkabel und optischem Pegelmesser eingefügt. Die Lichtleistung PL in dBm wird
ermittelt.
Zu prüfende Kabel
Optischer
Sender
Kupplung
Kupplung
Optisches
Pegelmessgerät
Grundgerät mit Adapter oder vorhandenem Sender mit Dauerlicht
Messung 2 ist mit gedrehtem Prüfling zu wiederholen, da nur die Dämpfung an der Kupplung ermittelt wird. Der schlechtere Wert ist zu verwenden. Dämpfung A = PL – Ps [dBm].
In der Auswertung erfolgt der Vegleich mit dem zulässigem Grenzwert der Dämpfung.
In den einschlägigen Normen, wie z. B. IAONA, wird bei MM und SM Glas (Standard) für ein gekoppeltes Steckerpaar eine Dämpfung von 0,75 dB angegeben.
Je nach Länge der zu messenden Faser ist der Dämpfungskoeffizent der Meterware zu berücksichtigen:
für Glas MM 50/125 typ. 2,5 dB/km
bei 850 nm
typ. 0,7 dB/km
bei 1310 nm
für Glas MM 62,5/125 typ. 3,0 dB/km
bei 850 nm
typ. 0,8 dB/km
bei 1310 nm
typ. 10 dB/km
bei 660 nm
typ. 8 dB/km
bei 850 nm
2.3.4. Dämpfungsmessung Glas- und PCF-Konfektionen nach IEC 61300-3-4 Methode C
In einer Referenzmessung wird die Lichtleistung Ps am Ende der gekoppelten Referenzkabel in dBm bestimmt.
Optischer
Sender
Kupplung
Optisches
Pegelmessgerät
Grundgerät mit Adapter oder vorhandenem Sender mit Dauerlicht
Um bei der Messung Mantelmoden weitestgehend zu eliminieren, sind die Vorlauf- und Nachlaufreferenz mit 5 Wicklungen über einen Dorn,
Durchmesser ca. 20 mm, zu führen.
Die Kupplung wird geöffnet und das zu prüfende Kabel eingefügt. Anschliessend erfolgt die Messung der Lichtleistung PL (in dBm) am Ende de
Strecke.
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255
Grundlagen
2. Fasertypen
Zu prüfende Kabel
Optischer
Sender
Kupplung
Kupplung
Optisches
Pegelmessgerät
Grundgerät mit Adapter oder vorhandenem Sender mit Dauerlicht
Die Dämpfung zu A = PL – Ps [dBm].
In der Auswertung erfolgt der Vergleich mit dem zulässigen Grenzwert der Dämpfung.
In den einschlägigen Normen, wie z. B. IAONA, wird bei MM und SM Glas (Standard) für ein gekoppeltes Steckerpaar eine Dämpfung von 0,75 dB angegeben.
Je nach Länge der zu messenden Faser ist der Dämpfungskoeffizent der Meterware zu berücksichten:
für Glas MM 50/125
für Glas MM 62,5/125
typ. 2,5 dB/km
typ. 0,7 dB/km
bei 850 nm
bei 1310 nm
typ. 3,0 dB/km
typ. 0,8 dB/km
typ. 10 dB/km
typ. 8 dB/km
bei 850 nm
bei 1310 nm
bei 660 nm
bei 850 nm
für PCF
typ. 10 dB/km
typ. 8 dB/km
bei 660 nm
bei 850 nm
2.3.5. Dämpfungsmessung POF- und PCF-Konfektionen nach IEC 60793-1-40 B
In einer Referenzmessung wird die Lichtleistung Ps am Ende des Referenzkabels in dBm bestimmt.
Optischer
Sender
Referenzkabel, siehe Tabelle (soll dem zu messendem Fasertyp entsprechen)
Optisches
Pegelmessgerät
Grundgerät mit Adapter oder vorhandenem Sender mit Dauerlicht
Die Messung der Lichtleistung [PL] erfolgt am Ende des zu prüfenden Kabels der Länge L.
Optischer
Sender
Referenzkabel, siehe Tabelle (soll dem zu messendem Fasertyp entsprechen)
Grundgerät mit Adapter oder vorhandenem Sender mit Dauerlicht
Die Dämpfung ergibt sich zu A = PL – PS [dB].
Daraus leitet sich der Dämpfungskoeffizent α = PL/PS [dB/km] ab (L steht für die Länge des zu prüfenden Kabels in km).
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Grundlagen
256
2. Fasertypen
Vergleich mit dem zulässigen Grenzwert:
Dämpfung
In der Beschreibung des verwendeten Systems findet sich die
maximal zulässige Dämpfung. Diese muss in jedem Fall größer als
die bestimmte Dämpfung A sein. Eine Reserve von 3 dB sollte dabei
berücksichtigt werden.
Dämpfungskoeffizient der Meterware
für POF typ. 230 dB/km bei 660 nm
für PCF typ. 10 dB/km bei 660 nm
typ. 8 dB/km bei 850 nm
Bestellnummer
Steckertyp
Kabeltyp
KXST-XST 11001m
ST (BFOC)
POF
FSMA
POF
KF05-F0511001m
F05
POF
KHPS-HPS11001m
HP
POF
KXST-XST72001m
ST (BFOC)
PCF
FSMA
PCF
KF05-F0572001m
F05
PCF
KHPS-HPS72001m
HP
PCF
KSMA-SMA72001m
2.3.6. Gegenüberstellung Dämpfung zu Transmission
In der Faseroptik werden zur Leistungsbeschreibung eines Lichtleiters die Begriffe Dämpfung und Transmission verwendet.
Dämpfung
Die Dämpfung beschreibt den Energieverlust des Lichtstahls beim
Durchlauf einer Faser. Ihre Größe ist abhängig von der verwendeten Wellenlänge und der Länge einer Faser. Der Dämpfungswert
einer Faser wird standardmäßig in dB/km angegeben.
Referenzkabel für die Dämpfungsmessung
KSMA-SMA 11001m
Aus Erfahrung ist diese Methode eine der sichersten, jedoch
kann der Dämpfungskoeffizient auf diese Weise nicht bestimmt
werden. Es ist von Vorteil, die im System eingebauten Sender zu
verwenden (also nicht den bisher beschriebenen Sender).
Diese Methode ist anzuwenden, wenn die Konfektionen für direkte
Sender-Empfänger-Verbindungen eingesetzt werden, bzw. die
Kupplungen für Messungen ungeeignet sind.
Dämpfungsmessung – eine unkomplizierte Methode
für den Gebrauch in der Praxis
Tipp
Wenn Sie PCF-LWL in Systemen für POF (660 nm) einsetzen und
Ihr System nicht explizit für PCF-Fasern spezifiziert ist, verfahren
Sie folgendermaßen:
■■ Als Referenzkabel ein POF-Kabel anstatt eines PCF-Kabels
verwenden
■■ Dämpfung:
A = PL (PCF-Kabel) – PS (POF-Referenz)
Bei der Auswertung muss die maximal zulässige Dämpfung,
für die das System mit POF spezifiziert ist, größer als die so
bestimmte Dämpfung sein.
Transmission
Die Transmission beschreibt die Ausgansleistung eines Lichtleiters
unter der Berücksichtigung der Verluste. Sie ist der prozentuale
Anteil der eingespeisten Leistung. Auch die Transmission ist von
der verwendeten Wellenlänge und der Länge der Faser abhängig.
Die Transmission wird in % angegeben.
Umrechnungsbeispiele von Dämpfung zu Transmission
Der Dämpfungswert einer PMMA Faser beträgt 150 dB/km.
Benötigt wird der Transmissionswert dieser Faser bei einer Länge
von 35m.
T = 10 (-A · L)/10
T = 10 (–150 dB/km · 0,035 km )/10
T = 0,29 = 29 %
Ein Dämpfungswert einer Faser von 6 dB/km bedeutet eine Transmission von 25 % für 1 km Faser.
T = 10 (–A · L)/10
T = 10 (–6 dB/km · 1km )/10
T = 0,25 = 25 %
A = Dämpfung [dB/km]
L = Länge der Faser [km]
T = Transmission
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2. Fasertypen
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.
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.
2.4.1. 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:
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.
F = 1-exp{-L/L0 ·(σ/σ0)a · (t/t 0)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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POF
PCF
Glas-LWL
++
++
++
+
+
+
++
++
++
Geringes Gewicht
+
+
+
Flexibilität
+
–
–
Kleine Biegeradien
+
0
–
Aufwand bei der
Konfektionierung
++
+
––
Bandbreite
+
+
++
Optische
Signaldämpfung
–
+
++
++
++
– – bis ++
Elektromagnetische
Verträglichkeit (EMV)
Abhörsicherheit
Risiko in explosions­
gefährdeter Umgebung
Kosten
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Grundlagen
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258
2. Fasertypen
Eine Übertragungsstrecke mit Lichtwellenleitern besteht im einfachsten Falle aus:
■■ optischer Sender
■■ Lichtwellenleiter
■■ optischer Empfänger
Prinzipdarstellung der optischen Signalübertragung
Prinzipdarstellung der optischen Signalübertragung
Signalaufbereitung
Lichtwellenleiter
Senderseite
Signalaufbereitung
Empfangsseite
verwendeten Fasersystem ohne aufwändige Fachausbildung einfach
Reparaturarbeiten durchführen können. Aus diesem Grund und aus
Kostengründen wird in diesem Anwendungsbereich die POF bevorzugt.
In der präzisen Ausleuchtung einer Zelle bei der Untersuchung unter
dem Fluoreszenzmikroskop nutzt man dagegen die extrem gute
Strahlqualität am Ausgang einer PM-Faser für den sichtbaren Bereich
des Lichtes.
In der Leistungsübertragung zur Materialbearbeitung kommen dagegen Fasern mit mittleren bis großen Kerndurchmessern aus sehr reinem
Quarzglas zum Einsatz, so dass durch die hohe Energiedichte keine
Degradation der Faser entsteht.
Der optische Sender strahlt in der Nachrichtenübertragung typischerweise eine Leistung unterhalb von 0 dBm aus. Die Empfänger sind
meistens im Bereich von –20 und –30 dBm empfindlich.
Typische Bauelemente:
■■ optische Sender: LEDs oder Laserdioden (VCSEL – Vorteil: geringe
Strahldivergenz, höhere Modulationsraten gegenüber LED)
■■ optische Empfänger: PIN-Dioden oder Avalanche-Dioden
Die Wellenlängenbereiche, in denen ein Fasertyp besonders geringe
Absorptionen (Dämpfungen) zeigt, bezeichnet man als optische
Fenster. Die folgende Tabelle zeigt die optischen Fenster für die
POF- und Glas-LWL mit den dafür verwendeten jeweiligen Halbleitermaterialien.
Silizium
(Si)
Germanium
(Ge)
InGaAs
λ =520 nm
1.opt. Fenster POF
x
–
–
λ = 570 nm
2.opt. Fenster POF
x
–
–
λ =650 nm
3.opt. Fenster POF
x
–
–
λ =850 nm
1.opt. Fenster Glas-LWL
x
x
x
λ =1300 nm
2.opt. Fenster Glas-LWL
–
x
x
λ =1550 nm
3.opt. Fenster Glas-LWL
–
x
x
Anhand einiger Anwendungsbeispiele wird aufgezeigt, nach welchen
Kriterien die jeweils geeignetste Faser ausgewählt wird.
Beispielsweise kommt es in einem optischen Bussystem im Automobil
darauf an, dass die Fachkräfte einer Automobilwerkstatt an dem dort
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259
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.
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.
Gemäß der VDE 0888 unterscheidet man grundsätzlich drei Gruppen
von Aderkonstruktionen:
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.
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
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
3. Kabel
Grundlagen
260
3. Kabel
möglich ist, sehr lange Stücke der Aderhülle von bis zu 2 m in einem
Stück von der Faser abzusetzen. Deshalb wird diese Konstruktion
üblicherweise für die Herstellung von einseitig konfektionierten Pigtails
verwendet, die an der anderen Faserseite auf andere Streckenkabel
aufgespleist und dazu in Spleiskassetten abgelegt werden. Ein weiterer
Vorteil ist die einfache Handhabung bei der manuellen Konfektion.
Weil die Faser – bedingt durch den geringen Außendurchmesser
der Volladern – keine oder nur eine sehr geringe Längenreserve im
Vergleich zur Länge der Aderhülle hat, reagieren Volladern sehr
empfindlich mit Dämpfungserhöhungen bei Zugbeanspruchungen
und temperaturbedingten Kontraktionen.
D. Neben den bisher beschriebenen runden Aderkonstruktionen gibt
es noch die Bändchentechnik. Dabei werden 2 bis 12 Fasern parallel
nebeneinander in einer flachen, gemeinsamen Hülle miteinander
verbunden. Für diese Technik, die überwiegend im amerikanischen
und asiatischen Raum angewendet wird, setzt man üblicherweise
UV-aushärtende Acrylate als Hüllenwerkstoff ein. Die Bändchen können
durch ihre relative hohe Steifigkeit in Querrichtung zu Problemen beim
Verlegen in engen Installationsgehäusen führen. Ausserdem besteht
beim Vereinzeln der Fasern die Gefahr der Beschädigung des Coatings.
Übliche Durchmesser von Adern sind:
Bündeladern für verseilte Kabelaufbauten mit 2 Fasern 2,0 mm
Bündeladern für verseilte Kabelaufbauten mit 4 bis 12 Fasern 2,4 mm
Bündeladern für zentrale Konstruktionen mit 2 bis 12 Fasern 3,5 mm
Bündeladern für zentrale Konstruktionen mit 16 bis 24 Fasern 4,0 mm
Hohladern 1,4 mm
Volladern 0,9 mm
Minivolladern für Small-Form-Factor-Stecker 0,6 bzw. 0,5 mm
3.2. Kabelaufbau
Die oben beschriebenen Adern stellen die Grundbausteine der Kabelkonstruktionen dar. Das Design des Kabels muss den individuellen
Anforderungen des Einsatzbereiches des Kabels Rechnung tragen.
Das heißt, es muss den Schutz der Fasern vor Zugkräften und anderen
mechanischen Belastungen, chemischen Medien in der Umgebung
und thermischen Beanspruchungen sicherstellen.
Zunächst unterscheidet man das Design von runden Kabeln in
Zentraladerkabel und verseilte Kabel. Bei zentralen Kabeln liegt nur
eine Ader direkt im Zentrum des Kabels. Bei verseilten Kabeln werden
mehrere Adern und ggf. Füll- oder Blindelemente zur Erzielung einer
besseren Flexibilität des Kabels in Lagen um ein Mittenelement verseilt.
Die Verseilung verhindert weiterhin, dass sich die Adern bzw. die Fasern
beim Biegen des Kabels nur auf einer Seite der biegeneutralen Achse
befinden und nur gestaucht oder gedehnt werden würden. Vielmehr
können die Adern auf der schraubenförmigen Linie der Verseilung, der
Helix, geringfügig relativ in Längsrichtung zueinander im Verseilverbund abgleiten bzw. sich bewegen und damit die durch die Biegung
des Kabels hervorgerufene Zug- und Stauchbelastung minimieren bzw.
ganz ausgleichen. Der Dimensionierung der Schlaglänge der Verseilung
– also der Länge, die genau einer Windung von 360° der Verseilelemente entspricht – kommt große Bedeutung zu. Die Wahl einer zu großen
Schlaglänge lässt nur sehr große Biegeradien für das Kabel zu. Wird
die Schlaglänge zu klein gewählt, werden die Krümmungsradien der
Verseilelemente in der Schraubenlinie zu klein und generieren Dämpfungsverluste. Zwischen diesen beiden Effekten muss ein geeigneter
Kompromiss gefunden werden.
Bei der Art der Verseilung unterscheidet man kontinuierliche Verseilungen, bei denen sich die Verseilrichtung der Adern nicht ändert und
SZ-Verseilungen, bei denen sich die Richtung der Verseilung in kurzen
Abständen ändert. SZ-Verseilungen werden als kräfteschonender und
kostengünstiger Prozess für fest verlegte Kabel verwendet und kontinuierliche Verseilungen für dauernd bewegte Kabel bevorzugt.
Als Mittenelement für die Verseilung wird in der Regel ein GFK-Element
(glasfaserverstärkter Kunststoff) eingesetzt. Das GFK-Element fungiert
als Zug- und Stützelement und verhindert bei tiefen Umgebungstemperaturen eine zu starke Kontraktion des Kabels und damit eine
Dämpfungserhöhung bei den Fasern.
Um die zentrale Ader oder den Verseilverbund können Bandierungen
aus Folien oder Vliesen zur Fixierung des Aufbaus oder zum besseren
Trennen des Mantels sowie Zugentlastungselemente aufgebracht werden. Die Gesamtheit dieses Aufbaus ohne den Mantel nennt man die
Kabelseele. Die Kabelseele enthält in der Regel auch einen Firmenkennfaden zur Identifikation des Herstellers des Kabels und ein Längenmaßband zur genauen Bestimmung der Länge des Kabels.
Nach dem Einsatzort bzw. der Bauart der Kabel unterscheidet man
Innenkabel, die speziell für die Anforderungen der Verlegung in Gebäuden ausgelegt sind, Außenkabeln, die speziell für die Anwendung im
Freien konstruiert sind, und Universalkabel, die sowohl den Anforderungen in Gebäuden und im Freien gerecht werden. Die Kabelseele der
Kabel für den Außenbereich werden oftmals mit einer Seelenfüllung
der Hohlräume oder mit quellenden Garnen oder Bandierungen
längswasserdicht gemacht. Das heißt, wenn der Kabelmantel eine
Beschädigung bekommt, wird eintretendes Wasser an der Ausbreitung
auf der gesamten Längsrichtung des Kabels gehindert.
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3. Kabel
Der Auswahl und Dimensionierung des Mantels kommt große Bedeutung zu. Er muss die Kabelseele dicht umschließen und als Grenzfläche
zur Umgebung alle Umwelteinflüsse aufnehmen. Es gibt kein Mantelmaterial, welches allen denkbaren Umweltbeanspruchungen gerecht
wird. Deshalb muss die Auswahl des Mantelmaterials jeweils an die
konkreten Einsatzbedingungen des Kabels angepasst werden.
Als Mantelwerkstoff für Lichtwellenleiterkabel kommen folgende Werkstoffe zum Einsatz:
■■ Für Verlegekabel in Gebäuden werden halogenfreie und flammwidrige Werkstoffe (Typenkurzzeichen H) bevorzugt, die vor allem den
harten Brandschutzanforderungen gerecht werden müssen. Diese
Werkstoffe haben in der Regel Schwächen beim Schutz der Kabelseele vor Feuchtigkeit und chemischen Medien, was in Gebäuden
aber von untergeordneter Bedeutung ist.
■■
■■
Polyethylen (Typenkurzzeichen 2Y) wird als Mantelmaterial für
Kabel verwendet, die außerhalb von Gebäuden, also im Erdreich, im
Wasser oder in der Luft eingesetzt werden. Dieser Werkstoff bietet
optimalen Schutz vor Feuchtigkeit und in der Kombination mit einer
Rußfüllung Schutz vor der zerstörerischen Wirkung der UV-Strahlung. Brandschutzanforderungen können mit diesem Materialtyp
leider nicht erfüllt werden.
Polyvinylchlorid (PVC, Typenkurzzeichen Y) für Kabel mit höheren
Anforderungen bei der Beständigkeit gegen chemische Medien im
Industriebereich.
■■
Polyurethan (Typenkurzzeichen 11Y) für Kabel, die für die dauernde
Bewegung, z. B. in Schleppketten, konzipiert sind und dabei
extremen mechanischen Belastungen wie Abrieb und Querdruck
ausgesetzt sind und eine hohe Ölbeständigkeit haben müssen.
■■
Polyamid (Typenkurzzeichen 4Y), wenn das Kabel einen sehr harten,
aber gleitfähigen Mantel benötigt oder sehr steif ausgelegt werden
soll. Ein Polyamidmantel fungiert auch als Schutz vor Termiten und
Nagetieren.
■■
Fluorstoffe (Typenkurzzeichen 7Y), wenn das Kabel für ganz besonders hohe Temperaturbelastungen oder chemische Beständigkeit
ausgelegt sein muss.
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■■
Diverse andere Mantelwerkstoffe, die auf den oben genannten che­mischen Basen aufbauen und für spezielle Belastungen oder Beständigkeiten durch Additive oder Stabilisatoren verbessert wurden. Die
chemische Industrie bietet heute ständig neue maßgeschneiderte
Kunststoffe für Spezialanwendungen an. In der Regel haben aber auch
diese Neuentwicklungen irgendwelche Nachteile (und sei es nur der
Preis), die ihren Einsatz auf bestimmte Einsatzgebiete beschränken.
Vielfach werden LWL-Kabel in Kanälen oder in Gebäuden verlegt,
wo mit der Beschädigung durch Nagetiere gerechnet werden muss.
Deshalb werden verschiedene technische Lösungen als Nagetierschutz
angeboten.
Nichtmetallische Arten des Nagetierschutzes bieten die Vorteile, dass
sie in der Regel billiger, vom Gewicht leichter, besser biegbar sind und
keine besondere Vorkehrungen gegen Potentialverschleppung bei
der Kabelverlegung bedürfen.
Eine der einfachsten Ausführungen des nichtmetallischen Nagetierschutzes sind Glasrovingumspinnungen unter dem Mantel. Die
Glasrovings erfüllen dabei zwei Funktionen gleichzeitig: zum Ersten
die Zugentlastung und zum Zweiten den Nagetierschutz.
Eine andere Art des Nagetierschutzes ist ein harter Mantel aus Polyamid oder eine Umlegung mit GFK-Elementen.
Metallische Arten des Nagetierschutzes haben eine deutlich höhere
Wirksamkeit. Hier gibt es zum Beispiel Ausführungen aus glatten, auf
Lücke gewickelten, verzinkten Stahlbändern oder unter dem Mantel
eingebrachte gerillte Stahlbänder (Stahlwellmäntel). Diese Lösungen
bieten unbestritten den besten Schutz des Kabels, machen es aber
schwer und dick. Außerdem ist es mit den metallenen Elementen
nicht mehr potentialtrennend.
Für Anwendungen im Meer und in Bergwerken werden zum Schutz
der Kabel vor rauen Belastungen zusätzlich aufwändigere Armierungen angewendet. So zum Beispiel Umlegungen aus verzinkten
Runddrähten aus Stahl, die wiederum durch eine weitere Schutzhülle
aus einem Kunststoff umhüllt sind.
Für den wirksamen Schutz des Eindringens von Wasser in die
Kabelseele kann unter dem Mantel eine mindestens 0,15 mm starke
Aluminiumfolie als Diffusionssperre eingebracht werden. Diese Folie
ist mit dem Mantel fest verklebt.
261
Grundlagen
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262
3. Kabel
3.3. Prüfungen an Kabeln
Für die Prüfung der Eigenschaften von Lichtwellenleiterkabeln sind
folgende Normen relevant:
3.3.1. IEC 60793-1-40
(deutsche Übersetzung: VDE0888 Teil 240)
Messmethoden und Prüfverfahren – Dämpfung
Üblicherweise wird für alle Glasfasern im Kabelwerk das Verfahren
C-Rückstreumethode angewendet. Bei diesem Verfahren wird ein
Zeitbereichsreflektometer (englische Abkürzung OTDR für Optical
Time Domain Reflectometer) verwendet. Der Vorteil dieser Prüfung
ist, dass nur ein Kabelende für die Prüfung benötigt wird. Der Prüfling
wird über eine Vorlauffaser an das Messgerät angekoppelt.
Zu prüfende Faser
Optischer
Sender
Signalprozessor
Anzeige
Optischer
Aufteiler
Totzonenfaser
(freigestellt)
Optischer
Empfänger
Blockschaltbild eines OTDR
EN 60793-1-40:2003
dB
OTD-Signal
P1
P2
Geräuschboden
Z0 Z1
Z2
Entfernung
Schematische OTDR-Kurve für einen
„einheitlichen“ Prüfling mit vorgeschalteter Totzonenfaser
3.3.2. IEC 60794-1-2
(deutsche Übersetzung: VDE0888 Teil 100-2)
für die Prüfung von mechanischen Eigenschaften
und Umweltprüfungen
Verfahren E1: Zugprüfung
Das Prüfverfahren untersucht das Dämpfungverhalten der Fasern im
Kabel bei Zugkräften, die während der Verlegung oder des Betriebs
des Kabels auftreten können. Alternativ kann auch die Faserdehnung
untersucht werden.
Verfahren E3: Kabelquerdruckprüfung
Die Prüfung bestimmt die Fähigkeit eines LWL-Kabels, Querdruck zu
widerstehen.
Hierzu wird der Prüfling zwischen eine ebene Stahlgrundplatte und
einer beweglichen Stahlplatte mit 100 mm Länge und zuzüglich
5 mm Kantenradius mit einer vorgegebenen Kraft und einer bestimmten Zeit gequetscht.
Alternativ können ein oder mehrere Stahldorne mit 25 mm Durchmesser rechtwinklig zur Probe eingefügt werden. Der Prüfling wird
auf optischen Durchgang der Fasern (Faserbruch) bzw. der Dämpfungserhöhung während und nach dem Test überwacht.
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3. Kabel
Verfahren E4: Kabelschlagprüfung
Die Prüfung bestimmt die Fähigkeit eines LWL-Kabels, einem oder
mehreren Schlägen zu widerstehen. Der Prüfling wird auf eine ebene
Stahlplatte gelegt und mit einer bestimmten Fallenergie (bestimmbar über Masse und Fallhöhe) belastet. Für den Test muss Folgendes
angegeben werden:
■■ Fallenergie
■■ Radius des Fallhammers
■■ Anzahl der Schläge
■■ Temperatur bei der Prüfung
■■ Frequenz der Schläge.
Der Prüfling wird auf optischen Durchgang der Fasern (Faserbruch)
bzw. der Dämpfungserhöhung während und nach dem Test überwacht.
Verfahren E6: Wiederholte Biegung
Die Prüfung bestimmt die Widerstandsfähigkeit eines LWL-Kabels
gegen wiederholte Biegungen.
Der Prüfling wird bei dieser Prüfung um ±90° (also in der Summe
von Endlage zu Endlage um 180 °C) gebogen.
Für den Test muss Folgendes spezifiziert sein:
■■ Anzahl der Zyklen
■■ Biegeradius
■■ Zugbelastung
Der Prüfling wird auf optischen Durchgang der Fasern (Faserbruch)
bzw. der Dämpfungserhöhung während und nach dem Test überwacht.
Verfahren E7: Torsion
Die Prüfung bestimmt die Widerstandsfähigkeit eines LWL-Kabels
gegen mechanische Verwindung.
Der Prüfling wird in zwei Klemmen eingespannt und um ±180°
(also in der Summe von Endlage zu Endlage um 360 °C) tordiert.
Für den Test muss Folgendes spezifiziert sein:
■■ tordierte Länge
■■ Anzahl der Zyklen
■■ angelegte Zugbelastung
Der Prüfling wird auf optischen Durchgang der Fasern (Faserbruch) bzw.
der Dämpfungserhöhung während und nach dem Test überwacht.
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263
Grundlagen
FiberConnect®
Grundlagen
264
3. Kabel
Verfahren E8: Wechselbiegeprüfung
Die Prüfung bestimmt die Widerstandsfähigkeit eines LWL-Kabels
gegen wiederholte Biegungen im Betrieb (z. B. bei Aufzugkabel).
Der Prüfling wird S-förmig über zwei Seilrollen geführt und beidseitig
mit einem Gewicht belastet. Die Seilrollen befinden sich auf einem
verschiebbaren Wagen, welcher eine wechselseitige Translationsbewegung durchführt.
Für den Test muss Folgendes spezifiziert sein:
■■ Durchmesser der Seilrollen A und B
■■ Länge des Verschiebweges des Schlittens
■■ Anzahl der Zyklen
■■ Masse der angebrachten Gewichte (angelegte Zugbelastung)
Der Prüfling wird auf optischen Durchgang der Fasern (Faserbruch)
bzw. der Dämpfungserhöhung während und nach dem Test überwacht.
Verfahren E11A: Kabelbiegung
Der Zweck dieser Prüfung ist die Bestimmung der Widerstandsfähigkeit eines LWL-Kabels beim Biegen um einen Prüfdorn.
Der Prüfling wird in einer engen Spirale fest anliegend auf einen
Dorn gewickelt und anschließend wieder abgewickelt.
Für den Test muss Folgendes spezifiziert sein:
■■ Durchmesser des Prüfdorns
■■ Anzahl der Zyklen
■■ Anzahl der Windungen
■■ Prüftemperatur
Der Prüfling wird auf optischen Durchgang der Fasern (Faserbruch)
bzw. der Dämpfungserhöhung während und nach dem Test überwacht.
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3. Kabel
Verfahren F1: Temperaturwechsel
Dieses Prüfverfahren untersucht die Stabilität der Faserdämpfung
eines LWL-Kabels über den zulässigen Temperaturbereich für dessen
Betrieb bzw. auch für Lagerung und Transport.
Auf Grund der unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten der
Kabelaufbaumaterialien sowie bestimmter Schrumpfungseffekte der
Kunststoffe bei Temperaturbelastungen entstehen Stauchungen oder
Zugspannungen auf die Fasern, die bei einem ungünstigen Kabeldesign erhebliche Dämpfungsanstiege hervorrufen können.
Die Prüfung wird in der Regel an einer ganzen Fabrikationslänge
als loser Ring oder auf Spule gewickelt in einer großen Temperaturkammer durchgeführt. Lose Ringe sind möglichst zu bevorzugen, da
hiermit die Einflüsse durch die Ausdehnungskoeffizienten der Spule
vermieden werden. In der Praxis ist es jedoch oftmals nicht möglich,
von relativ starken Kabeln geeignet große Längen als Ring zu wickeln.
Für den Test muss Folgendes spezifiziert sein:
■■ Anzahl der Zyklen
■■ anzufahrende Grenztemperaturen
■■ Haltezeiten der Temperatur
■■ Änderungsgeschwindigkeiten derTemperatur
Der Prüfling wird auf Dämpfungsänderungen während und nach
dem Test überwacht.
Verfahren F5: Längswasserdichtigkeit
Diese Prüfung bestimmt, ob ein Kabel in der Lage ist, im Falle der
Beschädigung des Mantels die Wassermigration entlang einer festgelegten Länge einzudämmen.
Die Prüfvorschrift unterscheidet ein Prüfverfahren A, bei dem das
Wasser radial durch ein Stück entfernten Mantel in die Kabelseele
eintreten kann und ein Prüfverfahren B, bei dem das Wasser in die
gesamte Querschnittsfläche des Kabels eintreten kann.
Für den Test muss Folgendes spezifiziert sein:
■■ Probenlänge
■■ Dauer der Prüfung
■■ das angewendete Verfahren A oder B
Übliche Prüfparameter sind:
24 Stunden · 3 m Kabellänge · 1 m Wassersäule
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265
Grundlagen
FiberConnect®
3. Kabel
Alle Lichtwellenleiter-Kabel für Inhouse-Verkabelung in diesem
Katalog werden in FRNC (LSFROH)-Ausführung vorgestellt.
Grundlagen
266
FR
NC
LS
OH
Flame Retardant = flammwidrig
Non Corrosive = nicht korrosiv
Low Smoke = geringe Rauchentwicklung
Zero Halogen = keine Halogene
Die Vorteile von FRNC-Kabeln im Überblick:
n kein selbstständiges Weiterbrennen der Kabel
n relativ geringe toxische Wirkung der Brandgase
n keine korrosiv wirkenden Brandgase
n keine Dioxine im Brandrückstand
n minimale Rauchentwicklung
3.3.3. Brandschutz
Abwägung von Einsatz- und Brandschutzkriterien: Der Ader- bzw. Kabelmantel soll die Faser(n) vor mechanischen, thermischen und chemischen
Einwirkungen sowie vor dem Eindringen von Feuchtigkeit schützen. Andererseits sollen im Brandfall die Brandausbreitung und die Bildung toxischer
und korrosiver Gase durch den Kabelmantel verhindert werden.
Zum Schutz von Anlagen und Gebäuden, vor allem aber von Personen,
empfiehlt sich die Verwendung halogenfreier und flammwidriger
Materialien. Für den Einsatz in rauer Industrieumgebung verwendet man
insbesondere PUR und PVC wegen ihrer hohen Beständigkeit gegenüber
Ölen sowie ihrer Abriebfestigkeit. Bei Anwendungen im Außenbereich
hat sich PE als Mantelwerkstoff etabliert. Alle Anforderungen mit einem
Mantelwerkstoff zu erfüllen, lässt sich häufig nur schwer realisieren. Damit
den vor Ort herrschenden Einsatzbedingungen bestmöglich entsprochen
werden kann, bietet LEONI dem Anwender die Auswahl zwischen vier
Standard-Materialien. Sollten sich Ihre Einsatzkriterien mit den in diesem
Katalog aufgeführten Kabelkonstruktionen und Materialien nicht erfüllen
lassen, so wenden Sie sich einfach an uns. Zusätzliche Anforderungen
lassen sich häufig durch gezielte Maßnahmen beim Mantelaufbau
(z. B. Aluminiumband oder spezielle Materialmischungen) realisieren.
Während in der Theorie von einer lebenslangen Funktion der Kabel
ausgegangen wird, ist es im täglichen Betrieb möglich, dass Kabel durch
Fehlfunktion oder äußere Einflüsse zerstört werden.
Besonders kritisch ist die Zerstörung durch Brandeinwirkung. Neben dem
Verlust der Kabelfunktionen können bei Verbrennung aller nichtmetallischen Kabelbestandteile, wie Isolierung, Mantel und Folien, toxische und/
oder korrosive Stoffe entstehen.Toxische Stoffe wirken dabei unmittelbar
auf die Menschen in der Nähe des Brandortes ein. Korrosive Brandprodukte
und ihre Auswirkungen sind dagegen nicht unmittelbar feststellbar. Durch
die im Löschwasser oder in der Luftfeuchtigkeit gelösten Brandprodukte
beginnt oftmals erst nach Wochen und Monaten die Korrosion von metallischen Werkstoffen. Auch an weit vom eigentlichen Brandherd entfernt
liegenden Stellen können so Brandschäden auftreten.
Brandprüfungen und die Bestimmung der bei einem Brand entstehenden
Verbrennungsprodukte sind daher in der Kabeltechnik unabdingbar. Sie
geben Auskunft über die Fortleitung eines Brandes durch die Kabel sowie
über die möglichen Gefahren für Mensch und Material im Falle eines
Kabelbrands.
Im Rahmen der entsprechenden Prüfungen werden untersucht:
■■ die Brennbarkeit der im Kabel enthaltenen nichtmetallischen Elemente
■■ die Toxizität der Brandprodukte, vor allem der Brandgase
■■ die Fortleitung des Brandes am Kabel
■■ die im Brandfall zu verzeichnende Rauchgasdichte
■■ die Korrosivität der Brandgase
Die wesentlichen Brandprüfungen sind im Folgenden aufgeführt.
Dabei ist zu beachten, dass diese Tests standardisierten Bedingungen und
nicht dem individuellen Brandverhalten von Kabeln und Kabelbündeln am
jeweiligen Verlegeort entsprechen.
3.3.3.1. Übersicht über die Normen für Brandprüfungen an Kabeln
Deutsche und Internationale Brandnormen
Nationale Norm
Internationale Norm Inhalt
DIN EN 60332-1-1
bis 3
IEC 60332-1-1 bis -3
Flammenausbreitung
an einzelnen Kabeln
(DIN VDE 0472
Teil 804 C)
IEC 60332-3-##
Brandfortleitung
am Kabelbündel
(DIN VDE 0472
Teil 813)
IEC 60754-1 und 2
Korrosivität von
Brandgasen
(Halogenfreiheit)
(DIN VDE 0472
Teil 816)
IEC 61034-1 und -2
Messung der
Rauchdichte
DIN VDE 0472
Teil 184
IEC 6033-11 und -25
Isolationserhalt bei
Flammeinwirkung
DIN EN 50200
EN 50200
Isolationserhalt bei
Flammeinwirkung
DIN 4102-12
–
Funktionserhalt
von elektrischen
Kabelanlagen
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267
180
1.1 IEC 60332-1-2 / EN 50265-2-1 / VG 95218-2 Verfahren 1 / BS 4066 Teil 1
Prüfaufbau
Das zu prüfende Einzelkabel wird senkrecht befestigt und mit einem
Bunsenbrenner in einem Winkel von 45° zur Senkrechten beflammt.
Durch die vorgeschriebene Einstellung der Bunsenbrenner-Flamme
festgelegt.
Prüfdauer
60 s
Kabel mit einem Durchmesser ≤ 25 mm: Kabel mit einem Durchmesser 25 < D < 50 mm: 120 s
Erfüllungskriterium
Die Brandbeschädigung muss mindestens 50 mm unter der oberen
Befestigungsklammer enden. Das Kabel muss selbstverlöschend sein.
100
55
600
Flammtemperatur
45°
125
1.2 IEC 60332-2 / EN 50265-2-2 / VG 95218-2 Verfahren 2 / BS 4066 Teil 2
Prüfaufbau
Das zu prüfende Einzelkabel wird senkrecht befestigt und mit einem
Bunsenbrenner in einem Winkel von 45° zur Senkrechten beflammt.
Durch die vorgeschriebene Einstellung der Bunsenbrenner-Flamme
festgelegt.
Prüfdauer
20 s
Erfüllungskriterium
Die Brandbeschädigung muss mindestens 50 mm unter der oberen
Befestigungsklammer enden. Das Kabel muss selbstverlöschend sein.
100
10
600
Flammtemperatur
75
45°
G
25
250
200
60°
30°
13
S
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1.3 MIL-W-22758 / MIL-W-8104 / VG 95218-2 Verfahren 4
Prüfaufbau
Das zu prüfende Einzelkabel wird unter einem Winkel von 30° zur
Senkrechten über eine Rolle beschwert befestigt. Der Bunsenbrenner
beflammt das Kabel unter einem Winkel von 60° zur Senkrechten.
Unter dem Probestück wird ein Seidenpapier (S) aufgespannt.
Flammtemperatur
Mindestens 950 °C
Prüfdauer
30 s
Erfüllungskriterium
Die Probe darf maximal 30 s nach Entfernen der Flamme weiter brennen,
insgesamt darf die Brandbeschädigung am Kabel 76 mm betragen. Das
aufgespannte Seidenpapier (S) darf durch abtropfendes Material nicht
entflammt werden.
Grundlagen
Brennbarkeit und Brandfortleitung
3. Kabel Brennbarkeit und Brandfortleitung
180
Grundlagen
268
1.4 VG 95218-2 Verfahren 3
Prüfaufbau
Das zu prüfende Einzelkabel wird unter einem Winkel von 30° zur
Senkrechten über eine Rolle beschwert befestigt. Der Bunsenbrenner
beflammt das Kabel unter einem Winkel von 60° zur Senkrechten. Unter
dem Probestück wird ein Seidenpapier (S) aufgespannt.
60
Durch die vorgeschriebene Einstellung der Bunsenbrenner-Flamme
festgelegt.
Prüfdauer
60 s
Kabel mit einem Durchmesser ≤ 25 mm: Kabel mit einem Durchmesser 25 < D < 50 mm: 120 s
Erfüllungskriterium
Die Probe darf maximal 30 s nach Entfernen der Flamme weiter brennen
und insgesamt darf die Brandbeschädigung am Kabel 76 mm betragen.
Das aufgespannte Seidenpapier (S) darf durch abtropfendes Material
nicht entflammt werden.
55
0
Flammtemperatur
10
0
250
45°
45°
13
S
1.5 UL 1581 Abschnitt 1060 (FT1) / Abschnitt 1061 (Cable Flame) /
Abschnitt 1080 (VW-1)
Prüfaufbau
Das Kabel wird senkrecht eingespannt und mit einer Papierfahne
(P, 10 x 20 mm) versehen. Die Beflammung erfolgt mit einem Bunsenbrenner, der unter einem Winkel von 20° zur Senkrechten befestigt ist.
455
Flammtemperatur
Durch die vorgeschriebene Einstellung der Bunsenbrenner-Flamme
festgelegt.
Prüfdauer
Abschnitt 1060: Abschnitt 1061: Abschnitt 1080: Erfüllungskriterium
Die Probe darf maximal 60 s nach Entfernen der Flamme weiter
brennen und die Papierfahne (P) maximal zu 25 % verbrannt sein.
Die Baumwollwatte (B) darf durch abtropfendes Material nicht entflammt
werden.
50 –75
40
250
125
P
230–240
20°
B
5 Zyklen zu 15 s Beflammung sowie 15 s Pause
3 Zyklen zu 60 s Beflammung sowie 30 s Pause
5 Zyklen zu 15 s Beflammung sowie 15 s Pause
und max. 60 s Pause
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3. Kabel Brennbarkeit und Brandfortleitung
Flammtemperatur
Durch die vorgeschriebene Einstellung der Bunsenbrenner-Flamme
festgelegt.
Prüfdauer
30 s
Erfüllungskriterium
Die Baumwollwatte (B) darf durch abtropfendes Material nicht entflammt werden.
Abschnitt 1090: Die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Flamme darf
25 mm/min nicht überschreiten.
Abschnitt 1100: Die Länge des verkohlten Anteils der Probe darf
100 mm nicht überschreiten.
230–240
17
50
1.6 UL 1581 Abschnitt 1090 (H) / Abschnitt 1100 (FT2)
Prüfaufbau
Das Kabel wird horizontal eingespannt und senkrecht von einem
Bunsenbrenner beflammt (beim FT2-Test ist der Brenner um 20°
geneigt). Neben dem Brenner wird Baumwollwatte (B) ausgelegt.
B
1.7 IEC 60332-3 / EN 50266-2
Prüfaufbau
Die Kabel werden an einer Leiter befestigt, je nach Brandvariante dicht
nebeneinander oder auf Abstand. Die Kabel können in mehreren Lagen
befestigt werden.
Flammtemperatur
Durch die vorgeschriebene Menge an Propangas und Luft festgelegt.
Prüfdauer
IEC Teil 21/EN Teil 1: Kategorie A F/R nur für Spezialanwendungen
IEC Teil 22/EN Teil 2: Kategorie A (7 l brennbares Material/m): 40 min
IEC Teil 23/EN Teil 3: Kategorie B (3,5 l brennbares Material/m): 40 min
IEC Teil 24/EN Teil 4: Kategorie C (1,5 l brennbares Material/m): 20 min
IEC Teil 25/EN Teil 5: Kategorie D (0,5 l brennbares Material/m): 20 min
Erfüllungskriterium
Die Brandbeschädigung der Kabel darf maximal 2,5 m vom unteren Ende
des Brenners nach oben sichtbar sein.
100
500
3500
75
Luft
76
Flammtemperatur
Durch die vorgeschriebene Menge an Propangas und Luft festgelegt.
Die Leistung beträgt 20,5 kW (70.000 Btu/hr).
Prüfdauer
20 min (es sind 2 Tests durchzuführen)
Erfüllungskriterium
Die Brandbeschädigung der Kabel muss weniger als 2,44 m betragen
(gemessen vom unteren Ende der Leiter).
457
2440
1.8 UL 1685 Vertical Tray
Prüfaufbau
Die Kabel werden in einer Lage an einer Leiter befestigt (Menge abhängig
vom Kabeldurchmesser). Die Länge der einzelnen Proben beträgt 2,44 m.
Luft
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269
Grundlagen
FiberConnect®
3. Kabel Brennbarkeit und Brandfortleitung
1.9 UL1685 FT4 / IEEE 1202
Prüfaufbau
Die Kabel werden in einer Lage an einer Leiter befestigt (Menge abhängig vom Kabeldurchmesser). Die Länge der einzelnen Proben beträgt
2,44 m. Kabel mit einem Durchmesser <13 mm werden in Bündeln an
der Leiter befestigt. Der Brenner ist um 20° geneigt.
2440
76
305
Luft
2240
76
3660
Grundlagen
270
Flammtemperatur
Durch die vorgeschriebene Menge an Propangas und Luft festgelegt.
Die Leistung beträgt 20,5 kW (70.000 Btu/hr).
Prüfdauer
20 min (es sind 2 Tests durchzuführen)
Erfüllungskriterium
Die Brandbeschädigung der Kabel muss weniger als 1,5 m betragen
(gemessen von der Unterkante der Brennerdüse).
1.10 UL 1666 Riser
Prüfaufbau
Die Kabel werden in einer Lage an einer Leiter befestigt (Menge abhängig vom Kabeldurchmesser). Die Länge der einzelnen Proben beträgt
5,33 m. Die Beflammung erfolgt über eine Brenner-Diffusions-Platte.
Flammtemperatur
Durch die vorgeschriebene Menge an Propangas und Luft festgelegt.
Die Leistung beträgt 154,5 kW (527.500 Btu/hr).
Prüfdauer
30 min (es sind 2 Tests durchzuführen)
Erfüllungskriterium
Die Brandbeschädigung der Kabel muss weniger als 3,66 m betragen
(gemessen vom unteren Ende der Leiter) und die Temperatur keines der
Thermoelemente (in einer Höhe von 3,66 m) darf 454,4 °C überschreiten.
Ist die Differenz zwischen den Brennhöhen beider Tests größer als
1,52 m, wird ein dritter Test durchgeführt.
114
≥1220
Luft
mer
Brennkam
m
7.62
zur R auch
K ammer essung
dichtem
.,
4.9 m min x.
a
m
12.2 m
Lichtquelle
Photoelektrische
Zelle
1.11 NFPA 262 / FT6 Steiner-Tunnel (UL 910 zurückgezogen)
Prüfaufbau
Die Kabel werden in einer Lage an einer horizontalen Leiter befestigt
(Menge abhängig vom Kabeldurchmesser). Die Länge der einzelnen
Proben beträgt 7,32 m. Hinter der Brennkammer befindet sich eine
Vorrichtung zur Messung der Rauchdichte.
Flammtemperatur
Durch die vorgeschriebene Menge an Propangas und Luft festgelegt.
Die Leistung beträgt 86 kW (294.000 Btu/hr).
Prüfdauer
20 min (es sind 2 Tests durchzuführen)
Erfüllungskriterium
Die Brandbeschädigung der Kabel darf 1,52 m nicht überschreiten.
Die mittlere optische Dichte des erzeugten Rauches darf maximal den
Wert 0,15 betragen. Der Höchstwert der optischen Rauchdichte sollte
0,5 (32 % Lichttransmission) nicht überschreiten.
305 mm
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3. Kabel Brennbarkeit und Brandfortleitung
1.12 NF C32-070 Prüfung 2 / UIC 895 VE Anlage 7
Prüfaufbau
Das Kabel wird senkrecht in einem Brennofen mit nachfolgendem
Rohr (Ø 125 mm) befestigt.
min. 250
Ventilator
Flammtemperatur
830 °C ± 50 °C
Prüfdauer
30 min
Erfüllungskriterium
Das oberhalb aus dem Rohr herausragende Kabelende darf nicht
beschädigt sein.
30
1600
800
Rohr
Luft
Brennofen
Halterungsring
Lufteinlass
1.13 Def.-St. 02-641 (ehemals NES 641)
Prüfaufbau
Drei Kabel werden in einem Rohr senkrecht befestigt
(„Swedish Chimney“). Die Beflammung erfolgt durch den Abbrand
von Flüssigkeit, die sich in einer Schale unterhalb des Rohrs befindet.
90
170
800 ± 2
Rohr
Flammtemperatur
Wird durch die brennbare Flüssigkeit bestimmt.
Prüfdauer
Bis zum vollständigen Verbrennen der Flüssigkeit.
Erfüllungskriterium
Die Brandbeschädigung der Kabel darf bis maximal 250 mm unterhalb
des oberen Endes der Kabel sichtbar sein.
Ø 90
Ø 145
1.14 BS 6387 Kategorie W
Prüfaufbau
Das Kabel wird horizontal gelegt, die Adern und der Schirm sind
elektrisch anzuschließen. Die Spannung beträgt U0/U. Die Beflammung
erfolgt über eine Breite von 1500 mm. Nach 15 min wird ein Sprinkler
eingeschaltet.
Flammtemperatur
650 °C ± 40 °C
Prüfdauer
30 min (es sind 2 Tests durchzuführen)
Erfüllungskriterium
Während der Beflammung muss die Energie- bzw. Signalübertragung
über alle Leiter möglich sein. Es darf keinen Kurzschluss zwischen den
Leitern oder zum Schirm geben.
20
350
Sprinklerwasser
1500
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271
Grundlagen
FiberConnect®
3. Kabel Brennbarkeit und Brandfortleitung
Halterungsringe
R
S
T
N, PE
Kabel
75
1200
Schirm wird nicht auf
Flammtemperatur
min. 750 °C
BS: 950 °C ± 40 °C
Prüfdauer
180 min
Erfüllungskriterium
Während der Beflammung und einer Abkühlzeit
von zusätzlich 12 h muss die Energie- bzw.
Signalübertragung über alle Leiter möglich sein.
Es darf keinen Kurzschluss zwischen den Leitern
oder zum Schirm und keinen Leiterbruch geben.
Halterungsringe
R
S
T
N, PE
1200
45
Kabel
70 ± 10
1.15 DIN VDE 0472-814 / BS 6387 Kategorie C
Prüfaufbau Das Kabel wird horizontal gelegt, die Adern
und der Schirm sind elektrisch anzuschließen.
Die Spannungen betragen für
■ Datenkabel: 110 V
■ Starkstromkabel 0,6/1 kV: 230/400 V
■ BS: alle Kabel U0/U
Die Beflammung erfolgt von unten über eine
Breite von 1200 mm. Die Flamme ist auf das
Kabel gerichtet.
gelegt.
70 ± 10
Grundlagen
272
Schirm wird nicht auf
1.16 IEC 60331-21/IEC 60331-23
Prüfaufbau
Das Kabel wird horizontal gelegt, die Adern und
der Schirm sind elektrisch anzuschließen.
Die Spannungen betragen für
■ Starkstromkabel 0,6/1 kV: U0/U min 100 V
■ Datenkabel: 110 V
Die Beflammung erfolgt unter dem Kabel horizontal versetzt über eine Breite von 1200 mm.
gelegt.
Flammtemperatur
Mindestens 750 °C
(Apparatur IEC 60331-11)
Prüfdauer
90 min empfohlen
Erfüllungskriterium
Während der Beflammung und einer Abkühlzeit
von zusätzlich 15 min muss die Energie- bzw.
Signalübertragung über alle Leiter möglich sein.
Es darf keinen Kurzschluss zwischen den Leitern
oder zum Schirm und keinen Leiterbruch geben.
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Kabel
Lichtwellenleiterfaser
70 ± 10
Halterungsringe
1200
70 ± 10
45
gelegt.
Schirm wird nicht auf
1.17 IEC 60331-25
Prüfaufbau
Das Lichtwellenleiterkabel wird horizontal
gelegt, die Lichtwellenleiter sind anzuschließen.
Die Beflammung erfolgt unter dem Kabel horizontal versetzt über eine Breite von 1200 mm.
Flammtemperatur
Prüfdauer
90 min
Erfüllungskriterium
Während der Beflammung und einer Abkühlzeit
von zusätzlich 15 min muss die Signalübertragung über den Lichtwellenleiter möglich sein.
Mindestens 750 °C
(Apparatur IEC 60331-11)
300
200
900
475
1.18 IEC 60331-31
Prüfaufbau
Das Kabel wird auf einem Fixierbrett befestigt
und von vorn beflammt. Während der Brenndauer wird das Fixierbrett durch Schläge alle
5 min angestoßen.
Flammtemperatur
Mindestens 830 °C
(Apparatur IEC 60331-12)
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273
Grundlagen
3. Kabel Brennbarkeit und Brandfortleitung
Prüfdauer
120 min empfohlen
Erfüllungskriterium
Während der Beflammung muss die Energiebzw. Signalübertragung über alle Leiter möglich
sein. Es darf keinen Kurzschluss zwischen den
Leitern oder zum Schirm geben.
3. Kabel Brennbarkeit und Brandfortleitung
Grundlagen
274
300
200
900
475
1.19 EN 50200
Prüfaufbau
Flammtemperatur
Das Kabel (maximal 20 mm Durchmesser)
wird auf einem Fixierbrett befestigt und von
vorn beflammt. Während der Brenndauer wird
das Fixierbrett durch Schläge alle 5 min angestoßen.
Erfüllungskriterium
■■
■■
842 °C
■■
Prüfdauer
90 min
Für Kabel und Leitungen mit einer Nennspannung bis zu 600/1000 V:
Es darf kein Kurzschluss zwischen den Leitern
und kein Leiterbruch auftreten.
Für Daten- und Kommunikationskabel ohne
Nennspannung:
Es darf kein Kurzschluss zwischen den Leitern
und kein Leiterbruch auftreten.
Für Lichtwellenleiterkabel:
Es darf kein in den jeweiligen Aufbaunormen
festgelegter Wert der Dämpfungserhöhung
überschritten werden.
900
Ø 25
6D
300
D
1.20 BS 6387 Kategorie Z
Prüfaufbau
Das Kabel wird auf einem Fixierbrett befestigt
und von unten beflammt. Während der Brenndauer wird das Fixierbrett durch zwei Schläge/
min angestoßen.
Flammtemperatur
950 °C ± 40 °C
Prüfdauer
15 min
Erfüllungskriterium
Während der Beflammung muss die Energiebzw. Signalübertragung über alle Leiter möglich
sein. Es darf keinen Kurzschluss zwischen den
Leitern oder zum Schirm geben.
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275
Grundlagen
Rauchgasdichte
2.1 IEC 61034-2/EN 50268-2
Prüfaufbau
In einer abgeschlossenen Kammer wird ein Kabelprüfling mit
Hilfe einer brennbaren Flüssigkeit verbrannt. Die Lichtdurchlässigkeit des entstehenden Rauches wird optisch gemessen.
3000
1000
Lichtempfänger
3000
Umluftabschirmung
Ventilator
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3000
Umluftabschirmung
Ventilator
Durch die Menge und die Zusammensetzung der Brennflüssigkeit festgelegt.
Prüfdauer
40 min
Erfüllungskriterium
Die Lichtdurchlässigkeit des Rauches soll am Ende der Prüfdauer mindestens 60 % betragen, wenn in Einzelspezifikationen nichts anderes festgelegt ist.
2.2 Def.-St. 02-711 (ehemals NES 711)
Prüfaufbau
Die Prüflinge werden in einer Prüfkammer mittels Gasbrenner
verbrannt. Die Lichtdurchlässigkeit wird optisch gemessen.
3000
1000
Lichtempfänger
Flammtemperatur
Flammtemperatur
Nicht festgelegt (Prüflinge sollen vollständig verbrennen).
Prüfdauer
20 min
Erfüllungskriterium
Die Lichtdurchlässigkeit des Rauches soll am Ende der Prüfdauer je nach Produktklasse mindestens 70 %/40 %/10 %
betragen, wenn in Einzelspezifikationen nichts anderes festgelegt ist.
276
Grundlagen
Toxizität der Brandgase
900
900
Waschflaschen
Probe
3.1 IEC 60695-7-1
Prüfaufbau
In dieser Norm werden allgemeine Aspekte der Toxizität von Rauch und Brandgasen sowie des Gefahrenpotenzials
(allgemeiner Leitfaden) betrachtet.
3.2 Def.-St. 02-713 (ehemals NES 713) / VG 95218-2 Verfahren 1
Prüfaufbau
Die einzelnen nichtmetallischen Materialien der
Kabel werden in einer Prüfkammer verbrannt.
Die Toxizität des Brandgases wird analytisch für
14 Substanzen bestimmt.
Flammtemperatur
1150 °C ± 50 °C
Prüfdauer
5 min
Erfüllungskriterium
Die Toxizitätswerte der einzelnen nichtmetallischen Materialien des Kabels werden
entsprechend ihrem Volumenanteil addiert.
Der Toxizitätsindex für das Gesamtkabel
darf den Wert 5 nicht überschreiten.
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277
Grundlagen
Korrosivität der Brandgase (Halogenfreiheit)
Ofen
Waschflaschen
Probe
synth. Luft
Temperaturfühler
4.1 IEC 60754 / EN 50267
Prüfaufbau
In dieser Norm werden allgemeine Aspekte der Korrosivität von Rauch und Brandgasen, die in Wasser oder Luftfeuchtigkeit
gelöst sind, sowie des Gefahrenpotenzials (allgemeiner Leitfaden) betrachtet.
4.2 IEC 60754-1 / EN 50267-2-1
Prüfaufbau
Eine Probe von 0,5 g bis 1,0 g wird in einem
Rohr erhitzt. Die entstehenden Gase werden
gelöst und auf ihren Halogengehalt getestet.
Flammtemperatur
800 °C ± 10 °C
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Prüfdauer
40 ± 5 min gesamt, mit mindestens 20 min
auf Maximaltemperatur
Erfüllungskriterium
Der Halogengehalt aller nichtmetallischen
Materialien darf 0,5 % oder 5 mg/g nicht
überschreiten.
3. Kabel Korrosivität der Brandgase (Halogenfreiheit)
Grundlagen
278
Ofen
Waschflaschen
synth. Luft
Probe
4.3 IEC 60754-2 / EN 50267-2-2
Prüfaufbau
Eine Probe von 1 g aller nichtmetallischen
Bestandteile des Kabels wird in einem Ofen verbrannt. Der pH-Wert und die Leitfähigkeit der in
Wasser gelösten Brandgase wird gemessen.
Flammtemperatur
Prüfdauer
30 min
Erfüllungskriterium
Der pH-Wert des Waschwassers muss mindestens 4,3 betragen, die Leitfähigkeit des Waschwassers max. 10 µS/mm.
Mindestens 935 °C
Abkürzungen der Normen
IEC
EN
UIC
VG
MIL
BS
Def.-St.
NES
UL
NF
DIN VDE
International Electrotechnical Commission
Europäische Norm
Union Internationale des Chemins de Fer
(International Union of Railways)
Verteidigungsgerätenorm (D)
Military Standard (USA)
British Standard (GB)
Defence Standard (GB)
Naval Engineering Standard (GB)
Underwriters Laboratories Inc. (USA)
Norme Française (National Standard France) (F)
Deutsche Industrienorm Verband der Elektroingenieure (D)
Alle angegebenen Abmessungen in mm.
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279
Um engere Biegeradien zu ermöglichen, verwendet man gewöhnlich
Faserbündel aus Fasern mit kleinem Einzelfaser-Durchmesser. Weiterhin kann man Fassungen mit unterschiedlichen Querschnittsflächen
oder mehrarmige Lichtwellenleiter konzipieren. In der Sensortechnik
finden sich Faserbündel, die über einen Teil des Bündels Licht einstrahlen und über den zweiten Teil detektieren.
4.1. Füllfaktor
Da Einzelfasern den Raum an den Fassungsenden nicht komplett
ausfüllen können, ergeben sich Verluste, bezogen auf die gesamte
Querschnittsfläche der Fassung, da nicht die gesamte Querschnittsfläche optisch aktiv ist. Der Füllfaktor beschreibt das Verhältnis der
optisch aktiven Querschnittsfläche zur gesamten Querschnittsfläche
des Bündels.
ηFF = N x π x ( dKern / 2 )2 / π x ( dBündel / 2 )2
N gibt die Anzahl der Einzelfasern, dKern den Durchmesser eines Kerns
und dBündel den Gesamtdurchmesser des Bündels wieder. Besteht
beispielsweise ein Bündel aus 30 Fasern mit einem Einzeldurchmesser je Faser von 80 μm, so errechnet sich der optisch aktive Querschnitt nach der Beziehung:
A = 30 x π x ( 80/2 )2 = 150796,45 µm2
Nehmen wir an, der Bündeldurchmesser beträgt 0,5 mm, so ergibt
sich für die Gesamtfläche 196349,54 µm2. Damit ergibt sich ein
Füllfaktor von 0,77. Die geometrischen Verluste bezogen auf den
Füllfaktor betragen also etwa 23 %.
Diesen Verlust vermeidet man bei Glas- und Kunststofffasern, indem
die Enden des Faserbündels heißverschmolzen werden. Dadurch
beträgt die optisch aktive Querschnittsfläche der Faserenden nahezu
100 %.
4.2. Taper und Kegel
Ein Kegel ist ein Lichtleitstab oder ein Faserstab mit unterschiedlich
großen Querschnittsflächen an beiden Enden. Ähnlich dem Querschnittswandler verändert das die Apertur eines Lichtstrahls. Mit
einem Kegel lässt sich Licht aus einem größeren Lichtleiter in einen
kleineren einkoppeln (Endoskope).
Faserkegel können auch als vergrößernde oder verkleinernde Bildleiter eingesetzt werden.
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Ein Taper ist ein Lichtwellenleiter mit einer Verjüngung in Form eines
Kegels.
Bei der Spezifikation der Biegeradien der Kabel gibt man zwei
Grenzbiegeradien an: kurzzeitig und langzeitig. Der kurzzeitige Wert
ist höher und für die Installation des Kabels gedacht. Obwohl man
eigentlich aus oben genannten Überlegungen weiß, dass die Faser
kurzzeitig enger gebogen werden darf, spezifizieren wir diesen höher
als den für dauernde Belastung. Dabei gehen wir von der Überlegung
aus, dass während der Installation neben den Kräften die durch die
Biegung verursacht werden auch Kräfte durch Torsion und Zugbelastung auf die Faser wirken können und damit die Gesamtbelastung
deutlich erhöhen können.
4.3. Mehrarmige Lichtwellenleiter und Verzweiger
Basierend auf der Faserbündel-Technologie kann ein gemeinsames
Faserbündel in zwei oder mehrere Faserbündel aufgeteilt werden. Damit kann man einen Lichtstrom in Teillichtströme aufteilen. Die Größe
der Teilströme wird über die jeweilige Zahl der Einzelfasern bestimmt.
4.4. Querschnittswandler
In manchen Anwendungsfällen ist es notwendig, einen kreisrunden
Lichtstrahl in einen spaltförmigen Lichtstrahl umzuwandeln (Spektrometrie). Auch dies kann mit Hilfe der Bündeltechnologie elegant
gelöst werden, in dem das eine Ende des Bündels eine kreisrunde Fassung erhält, während das andere Ende in eine spaltförmige Fassung
eingeklebt wird.
4.5. Bildleiter
Werden die Fasern geordnet gefasst und erhalten sie eine definierte,
gleiche Zuordnung über den Querschnitt an beiden Fassungsenden,
dann kann man mit diesen Lichtwellenleitern Bilder übertragen. Die
Anzahl und der Durchmesser der Einzelfasern bestimmt dabei die
Auflösung des Bildes. In der Praxis produziert man solche Bildleiter
durch das gemeinsame Ausziehen von Faserbündeln. Auf diese Weise
wird der geometrische Ort jeder Einzelfaser fixiert.
4.6. Kundenspezifische Lichtwellenleiter
Die Vielfältigkeit der Lichtleitertechnologie erlaubt die maßgeschneiderte Fertigung von Lichtleitern nach Kundenwunsch. Hierzu
benötigt wird eine kurze technische Beschreibung oder eine Skizze.
Die konstruktive Auslegung und die Fertigung erfolgt in enger
Abstimmung mit dem Kunden.
Grundlagen
4. Faserbündel
Grundlagen
280
4. Faserbündel
4.7. Lichtleitstäbe und Homogenisatoren
Im Prinzip ist ein Lichtleitstab eine Einzelfaser mit einem definierten
größeren Durchmesser. Eingesetzt werden diese Stäbe, wenn der
Lichtleiter nicht flexibel sein muss. Häufige Anwendung ist dabei die
Homogenisierung des durch das Faserbündel übertragenen Lichtes.
4.8. Faserstäbe
Faserstäbe sind Bildleiter mit größerem Durchmesser. Sie werden
dann eingesetzt, wenn der Bildleiter nicht flexibel sein muss. Der
einzelne Faserstab besteht aus einer Vielzahl miteinander verschmolzener Einzelfasern.
4.9. Länge von Faserbündeln
Die Länge eines Lichtwellenleiterbündels kann in weiten Bereichen
variieren. Sehr kurze Bauteile sind beispielsweise Lichtleitkegel, die
man in der Endoskopie einsetzt, oder auch Homogenisatoren. Die
maximale Länge eines Lichtwellenleiters wird durch die Transmissionsverluste im Kern bestimmt. Diese sind material- und wellenlängenabhängig. Längen bis 20 m sind verfügbar (für Details siehe
Datenblätter).
Die Transmissionsverluste werden durch die folgende Exponentialgleichung gut beschrieben (Beer's Gesetz):
Iout = Iin x exp(-α x l)
Dabei bedeutet Iin die Lichtintensität am Fasereintritt, Iout die
Lichtintensität am Lichtleiter-Austritt, α die wellenlängenabhängige
Absorptionskonstante und l die Lichtleiterlänge.
4.10. Temperaturverhalten
Generell werden die Fasern in die Endfassungen eingeklebt. Der
Klebewerkstoff ist der begrenzende Faktor für die Temperaturbeständigkeit des Lichtleiters. Für Hochtemperaturanwendungen bis
400 °C werden heute schon Kleber auf Keramikbasis eingesetzt.
Auch mit heißverschmolzenen Faserenden werden höhere Einsatztemperaturen ermöglicht.
4.12. Korrosion
Die üblichen Lichtleiter-Materialien sind beständig gegen viele
Flüssigkeiten und Gase. Das gilt besonders für Quarz. Dagegen muss
auch hier mit Hinblick auf eine hohe Korrosionsbeständigkeit der
richtige Werkstoff für die Fassungen und Schutzschläuche ausgewählt werden.
4.13. Material
Die einsetzbaren Materialien für Lichtwellenleiter müssen bestimmte
physikalische Eigenschaften besitzen. Flexible Lichtleiter besitzen
eine Bündelstruktur, die durch das Ausziehen einer stabförmigen
Vorform hergestellt wird. Weiterhin muss das Material selbst geringe
Transmissionsverluste für definierte Wellenlängen aufweisen.
4.14. Glas
Häufig verwendet man Glas als Grundmaterial für Lichtwellenleiter.
Da der Begriff Glas einen sehr weiten Bereich von Materialien umfasst
(anorganische Materialien, die sich in einem festen, amorphen
Zustand befinden), werden wir uns an dieser Stelle auf oxidische
Gläser beschränken, wie sie beispielsweise in zahlreichen optischen
Bauelementen zur Anwendung kommen.
Der Hauptbestandteil des Glases, das zur Lichtleitung benutzt wird,
besteht aus SiO2. Zusätze sind zum Beispiel Boroxid und Phosphoroxid , sowie einer Vielzahl möglicher Metalloxide wie Na2O, K2O,
CaO, Al2O3, PbO, La2O3 etc.. Mit den Zusätzen erreicht man eine
Veränderung der optischen Eigenschaften, wie zum Beispiel der
numerischen Apertur. Werte von 0,57 und höher sind dabei möglich.
Die moderaten Schmelztemperaturen von Mehrkomponentenglas
erlauben wirtschaftliche Herstellungsmethoden. Für flexible Faserbündel verwendet man Einzelfaserdurchmesser zwischen 30 und 100
µm. Den kleinsten Biegeradius erhält man durch die Multiplikation
des Einzelfaser-durchmessers mit Faktor 400–600.
Standard-Glaslichtleiter übertragen Licht in einem Wellenlängenbereich von etwa 400 bis 1700 nm. Referenzen hierzu zeigen die
Datenblätter LIR 120.3, LA1, LB60 und LW2.
4.11. Druck
Druck ist wichtig mit Hinblick auf Flüssigkeits-, Vakuum- und Druckbehälteranwendungen. Hier spielen wieder die Fassungen und die
Klebeprozesse eine entscheidende Rolle.
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281
Mit der optischen Faser läßt sich zunächst das Licht nur von Ort A
nach Ort B leiten. Wenn man jedoch weitere optische Funktionen in
eine solche Übertragungsstrecke integrieren möchte, muss man zu
komplexeren optischen Funktionselementen übergehen. Eine vorteilhafte Methode ist es dabei, in dem wellenleitenden System zu bleiben
und nicht in den klassischen Bereich der Freistrahloptik zu wechseln.
Dazu bietet die integrierte Optik eine Reihe von Möglichkeiten.
5.1. Planare optische Verzweigerkomponenten
Komplexere Wellenleiterstrukturen lassen sich in einem planaren
Substrat durch verschiedene Methoden integrieren (optischer Chip in
Analogie zum elektronischen Chip). LEONI verwendet dazu das Ionenaustauschverfahren, bei dem man durch lokalen Ersatz von in einem
Spezialglas befindlichen Natriumionen durch Silberionen präzise
strukturierte Brechzahländerungen und damit Wellenleiterstrukturen
erzeugen kann. Der Ionenaustausch erfolgt durch Maskenöffnungen
einer photolithographisch strukturierten Metallschicht. Dadurch ist es
möglich, noch Strukturdetails im Submikrometerbereich zu erzielen.
Zur Zeit beschränkt sich der Einsatzbereich auf Singlemode-Wellenleiter
für den nahen IR-Bereich sowie den Telekom-Wellenlängenbereich.
Die folgende Darstellung zeigt die Prozessabfolge zur Herstellung von
planaren Wellenleiterverzweigern.
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Die Verzweigerbauteile werden monolithisch mit bis zu 32 Kanälen
auf der Ausgangsseite und 1 oder 2 Eingangskanälen angeboten.
Die Planartechnik durch Ionenaustausch in Glas zeichnet sich durch
folgende besondere Eigenschaften aus:
■■ kleinste Bauform
■■ niedrigste Dämpfung
■■ hohe Breitbandigkeit
■■ niedrigste Polarisationsabhängigkeit
■■ hohe Strukturflexibilität
■■ hohe Zuverlässigkeit und Umweltstabilität
5.2. Optische Eigenschaften
Die für den Einsatz in der Telekommunikation optimierten planaren
Wellenleiterstrukturen sind für die Übertragung imgesamten üb­
lichen Spektralbereich von 1260 bis 1650 nm geeignet und zeigen
einen sehr gleichmäßigen Verlauf der spektralen Dämpfungskurven.
Die Zusatzdämpfungen liegen je nach Verzweigungsverhältnis
unter 1 bis 2 dB. Für spezielle Anwendungen (z. B. in der optischen
Messtechnik) bietet LEONI auch kundenspezifische planare Wellenleiterbauteile für Wellenlängen unterhalb des üblichen Bereiches der
Telekommunikation bis hinunter zu 650 nm an.
Grundlagen
5. Planare Wellenleiter
282
Grundlagen
Physikalische Definitionen und Formeln
Allgemein
Geschwindigkeit des Lichts im Vakuum: c = 299.792,458 km/s
Geschwindigkeit des Lichts in einem beliebigen Medium:
Typische Brechzahl n ≈ 1.5: Ausbreitungsgeschwindigkeit im LWL v ≈ 200.000 km/s.
Lichtausbreitung in der Faser
Snelliussches Brechungsgesetz:
Grenzwinkel der Totalreflexion:
Numerische Apertur:
Relative Brechzahldifferenz:
Dämpfung im Lichtwellenleiter
Transmission im Lichtwellenleiter
Leistungsabfall entlang des Lichtwellenleiters:
Prozentualer Lichtübertragung in der Faser, bezogen auf die eingekoppelte Leistung:
a': Dämpfung in Neper
T=10 (–A · L)/10
a: Dämpfung in Dezibel
Leistung in dBm:
Dämpfung im LWL in Dezibel:
Dämpfungskoeffizient in dB/km:
Koppelverluste
Koppelwirkungsgrad: Verhältnis der im LWL 2 geführten Leistung P2 zu der vom LWL 1 angebotenen Leistung P1:
Dämpfung an der Koppelstelle:
Intrinsische Verluste zwischen Multimode-LWL (Modengleichverteilung, Stufenprofil oder Gradientenprofil)
Fehlanpassung der Kernradien:
Fehlanpassung der numerischen Aperturen:
Fehlanpassung der Brechzahlprofile:
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Physikalische Definitionen und Formeln
Extrinsische Verluste zwischen Multimode-LWL (Modengleichverteilung, Stufenprofil oder Gradientenprofil)
Radialer Versatz, transversaler Versatz oder seitlicher Versatz d:
Stufenprofil-LWL: g = ∞
Parabelprofil-LWL: g = 2
Verkippung um Winkel γ (in Bogenmaß):
Stufenprofil-LWL: g = ∞
Parabelprofil-LWL: g = 2
Axialer Versatz, longitudinaler Versatz oder Längsversatz s:
Stufenprofil-LWL:
Parabelprofil-LWL: K = 0,75
Intrinsische Verluste zwischen Singlemode-LWL
Fehlanpassung der Modenfeldradien:
η = 1 bzw. a = 0 dB nur wenn w1 = w2, ansonsten immer Koppelverluste!
Extrinsische Verluste zwischen Singlemode-LWL
Radialer Versatz d:
Verkippung um Winkel γ (in Bogenmaß):
Axialer Versatz s:
Reflexionen
Reflexion an einem Brechzahlsprung bei senkrechtem Einfall:
Reflexionsdämpfung:
Einfügedämpfung infolge einer Reflexion:
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283
Grundlagen
FiberConnect®
Grundlagen
284
Physikalische Definitionen und Formeln
Stufen im Rückstreudiagramm
Stufe beim Übergang von LWL 1 (w1, n1) nach LWL 2 (w2, n2):
Stufe beim Übergang von LWL 2 (w2, n2) nach LWL 1 (w1, n1):
Fasern
Anzahl der ausbreitungsfähigen Moden:
Normierte Frequenz:
Grenzwellenlänge im Singlemode-LWL:
Unter üblichen Betriebsbedingungen gilt für den Modenfeldradius:
Koeffizient der chromatischen Dispersion:
Bandbreite
Bandbreite-Längen-Produkt:
BLP ≈ B∙L.
Maximal realisierbare Bandbreite:
(T: Impulsbreite)
Chromatische Dispersion
Koeffizient der chromatischen Dispersion:
Chromatische Dispersion:
d λ)
DCD (λ)=DMAT (λ)+DWEL (λ)= π( in ps/(nm·km)
dλ
in ps/nm
Nulldurchgang der chromatischen Dispersion:
dD (λ) d2τ(λ)
S(λ)= CD = 2 in ps/(nm2·km)
dλ
dλ
Anstieg des Koeffizienten der chromatischen Dispersion bei der Nulldispersionswellenlänge λ0 :
Anstieg des Koeffizienten der chromatischen Dispersion:
in ps/(nm²·km)
Impulsverbreiterung durch chromatische Dispersion:
Dispersionsbegrenzte Streckenlänge bei extern moduliertem Laser und herkömmlichem Modulationsverfahren (Marcuse):
Dispersionstoleranz: DT = L ∙ DCD
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Physikalische Definitionen und Formeln
Polarisationsmodendispersion
PMD-Koeffizient 1. Ordnung bei schwacher Modenkopplung:
PMD-Koeffizient 1. Ordnung bei starker Modenkopplung:
Dispersionsbegrenzte Streckenlänge bei starker Modenkopplung und herkömmlicher NRZ-Modulation:
Hintereinanderschaltung vieler Streckenabschnitte hinreichender Länge bei starker Modenkopplung:
PMD-Verzögerung:
PMD-Koeffizient:
Koppler
Zusatzdämpfung:
Einfügedämpfung:
Koppelverhältnis:
Rückflussdämpfung:
Nebensprechdämpfung:
Gleichförmigkeit:
Isolation:
Dichtes Wellenlängenmultiplex
Zusammenhang zwischen Lichtfrequenz und Wellenlänge im Vakuum:
Abstand zwischen benachbarten Lichtfrequenzen Δf und benachbarten Wellenlängen Δλ:
=> Δf = 100 GHz entspricht Δλ ≈ 0,8 nm im dritten optischen Fenster.
Genormtes Wellenlängenraster bei einem Kanalabstand von 100 GHz: fn = 193,1 THz + n x 0,1 THz.
Dabei ist n eine ganze positive oder negative Zahl (einschließlich Null).
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285
Grundlagen
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286
Grundlagen
Formelzeichen und Maßeinheiten
Formelzeichen/
Maßeinheiten
Bedeutung
a
P
Leistung in mW
P0
eingekoppelte Leistung
Dämpfung in Dezibel
PMD1
PMD-Koeffizient 1. Ordnung
a’
Dämpfung in Neper
ps
Pikosekunden
a12 / a21
Stufen im Rückstreudiagramm in Dezibel
rK
Kernradius in µm
B
Bandbreite in GHz
R
Bitrate in Gbit/s
BLP
Bandbreite-Längen-Produkt in MHz·km
R
Reflexion
RL
Return Loss:
Rückfluss-Dämpfung bzw. Reflexionsdämpfung in Dezibel
CR
Coupling Ratio: Koppelverhältnis in Prozent
d
radialer Versatz in µm
s
axialer Versatz in µm
D
Directivity: Nebensprechdämpfung in Dezibel
S
D
Chromatische Dispersion in ps/nm
Anstieg des Koeffizienten der chromatischen Dispersion
in ps/(nm2∙km)
DCD
Koeffizient der chromatischen Dispersion in ps/(nm∙km)
S0
DMAT
Koeffizient der Materialdispersion in ps/(nm∙km)
Anstieg des Koeffizienten der chromatischen Dispersion
bei der Nulldispersionswellenlänge
S0max
maximaler Anstieg des Koeffizienten der chromatischen
Dispersion bei der Nulldispersionswellenlänge
T
Impulsbreite
T
Transmission
U
Uniformity: Gleichförmigkeit in Dezibel
v
Ausbreitungsgeschwindigkeit in km/s
V
normierte Frequenz
VC
normierte Grenzfrequenz
w
Modenfeldradius
Z
Anzahl der ausbreitungsfähigen Moden
α
α
αGrenz
γ
Dämpfungskoeffizient in dB/km
η
Koppelwirkungsgrad
λ
λ0
λ0max
λ0min
λC
Δλ
Wellenlänge in nm
µm
Mikrometer
θGrenz
τ
ΔτCD
〈Δτ〉
maximal zulässiger Neigungswinkel gegen die optische Achse
DWEL
Koeffizient der Wellenleiterdispersion in ps/(nm∙km)
dB
Dezibel
dBm
logarithmisches Leistungsmaß, bezogen auf ein Milliwatt
dB/km
Maßeinheit des Dämpfungskoeffizienten
EL
Excess Loss: Zusatzdämpfung in Dezibel
f
Frequenz in Herz
g
Profilexponent
Gbit
Gigabit
GHz
Gigahertz
HWB
Halbwertsbreite
Hz
Hertz
I
Isolation in Dezibel
IL
Insertion Loss: Einfügedämpfung in Dezibel
km
Kilometer
L
Streckenlänge in Kilometern
m
Meter
mW
Milliwatt
n
Brechzahl, Brechungsindex
n0
Brechzahl des Mediums zwischen den Stirnflächen
nK
Kernbrechzahl
nM
Mantelbrechzahl
NA
numerische Apertur
nm
Nanometer
Winkel zwischen einfallendem Strahl und Lot
Grenzwinkel der Totalreflexion
Verkippungswinkel
Nulldispersionswellenlänge in nm
größte Nulldispersionswellenlänge
kleinste Nulldispersionswellenlänge
Cutoff Wavelength: Grenzwellenlänge in nm
Abstand zwischen benachbarten Wellenlängen
Gruppenlaufzeit je Längeneinheit in ps/km
Impulsverbreiterung durch chromatische Dispersion in ps
PMD-Verzögerung in ps
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287
Begriff
Bedeutung
Abschneide-Wellenlänge
➔ Grenzwellenlänge
Absorption
Absorption
Schwächung von Strahlung beim Durchgang durch
Materie infolge Wandlung in andere Energieformen,
beispielsweise in Wärmeenergie. Bei Photodioden ist
die Absorption der Vorgang, bei dem ein eintreffendes
Photon vernichtet und mit seiner Energie ein Elektron
vom Valenzband in das Leitungsband angehoben
wird.
Abstimmbarer Laser
Tunable Laser
Laser, der geeignet ist, seine Zentralwellenlänge zu
verändern, um sie für eine gegebene Anwendung zu
optimieren.
Add-Drop-Multiplexer
Add-Drop-Multiplexer
Funktionsgruppe, die das Aus- und Einblenden von
Teilsignalen aus einem bzw. in ein Multiplexsignal
ermöglicht.
Äußere Modulation
➔ externe Modulation
Akzeptanzwinkel
Acceptance Angle
Größtmöglicher Winkel, unter dem das Licht im Bereich des LWL-Kerns auf die Stirnfläche einfallen kann,
so dass es noch im LWL-Kern geführt wird.
Analysator
Bauelement zur Untersuchung des Polarisationszustandes des Lichts. Unterscheidet sich vom Polarisator
nur durch seine Funktion im gewählten optischen
Aufbau. Der Analysator befindet sich auf der Beobachterseite.
Anregungsbedingungen
Launch Conditions
Bedingungen, unter denen Licht in einen LWL eingekoppelt wird. Sie sind für die weitere Verteilung der
Lichtleistung im LWL von Bedeutung.
Anschlussfaser
Pigtail
Kurzes Stück eines Lichtwellenleiters mit einem Stecker zur Kopplung optischer Bauelemente (z. B. einer
Laserdiode). Es ist meist fest mit dem Bauelement
verbunden.
Anstieg des Dispersionskoeffizienten
Zerodispersion Slope
Anstieg des Koeffizienten der chromatischen Dispersion bei einer bestimmten Wellenlänge, beispielsweise
beim Dispersionsnulldurchgang.
APC-Stecker
➔ HRL-Stecker
Arrayed Waveguide
Grating
Integriert-optische Komponente, die als Multiplexer/
Demultiplexer arbeitet. Unterschiedliche Eingangswellenlängen bewirken Phasenunterschiede, wodurch
eine Kanaltrennung, ähnlich wie beim klassischen
Beugungsgitter, möglich wird.
Auflösungsbandbreite
Resolution Bandwidth
Die Fähigkeit eines OSA, zwei dicht benachbarte
Wellenlängen getrennt darzustellen. Meist wird die
Auflösungsbandbreite durch die spektralen Eigenschaften des optischen Filters im OSA bestimmt.
Auflösungsvermögen
Resolution
Abstand zwischen zwei Ereignissen, bei welchem das
Rückstreumessgerät das zweite Ereignis noch exakt
erkennen und deren Dämpfung messen kann.
Avalanche-Photodiode
Avalanche Photodiode
Empfangsbauelement, das auf dem Lawineneffekt
basiert: der Photostrom wird durch Trägermultiplikation verstärkt. Wird auch als Lawinen-Photodiode
bezeichnet.
Bändchentechnik
Ribbon Cable Design
Technik, bei der die LWL in Form von Bändchen angeordnet werden. Alle Fasern eines Bändchens können
gleichzeitig miteinander verspleißt werden.
Bandabstand
Band Gap
Energetischer Abstand zwischen Valenzband und
Leitungsband eines Halbleiters. Der Bandabstand
ist maßgebend für die Betriebswellenlänge des
Halbleiterlasers.
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Bandbreite des Lichtwellenleiters
Fiber Bandwidth
Die Frequenz, bei welcher der Betrag der Übertragungsfunktion (bezogen auf die Lichtleistung)
eines Lichtwellenleiters auf die Hälfte seines Wertes
abgefallen ist.
Bandbreite des optischen
Verstärkers
Spektraler Bereich, der optisch verstärkt wird (meist
bezogen auf einen 3-dB-Abfall).
Bandbreite-LängenProdukt
Bandwidth Length Product
Die Bandbreite des Lichtwellenleiters ist bei vernachlässigbaren Modenmischungs- und -wandlungsprozessen annähernd umgekehrt proportional zu seiner
Länge. Somit ist das Produkt von Bandbreite und
Länge annähernd konstant. Das BLP ist ein wichtiger
Parameter zur Charakterisierung der Übertragungseigenschaften von Multimode-LWL. Mit wachsender
Streckenlänge verringert sich die Bandbreite weniger.
Dann gilt eine modifizierte Relation für das BLP, indem
ein Längenexponent eingeführt wird.
Beschichtung
Primary Coating
Ist die bei der Herstellung des LWL im direkten Kontakt mit der Manteloberfläche aufgebrachte Schicht.
Sie kann auch aus mehreren Schichten bestehen.
Dadurch wird die Unversehrtheit der Oberfläche
erhalten.
Bidirektional
Bidirectional
Ausbreitung von optischen Signalen in entgegengesetzten Richtungen über einen gemeinsamen
Lichtwellenleiter.
Biegeradius
Bend Radius
Zwei unterschiedliche Definitionen:
1. Minimaler Krümmungsradius, um den eine Faser
gebogen werden kann, ohne zu brechen. 2. Minimaler
Krümmungsradius, um den eine Faser gebogen
werden kann, ohne einen bestimmten festgelegten
Dämpfungswert zu überschreiten.
Biegeverlust
Bend Loss
Zusätzliche Dämpfung, die durch Mikro- oder
Makrobiegungen entsteht. Ein erhöhter Biegeverlust
kann durch die Kabelherstellung oder durch schlechte
Kabelführung verursacht werden.
Bit
Bit
Grundeinheit für die Information in digitalen Übertragungssystemen. Das Bit ist gleichbedeutend mit der
Entscheidung zwischen zwei Zuständen 1 bzw. 0. Bits
werden durch Impulse dargestellt. Eine Gruppe von
acht Bits entspricht einem Byte.
Bitfehlerrate
Bit Error Rate
Das Verhältnis der Anzahl der bei digitaler Signalübertragung in einem längeren Zeitraum im Mittel
auftretenden Bitfehler zu der in diesem Zeitraum
übertragenen Anzahl von Bits. Die Bitfehlerrate
ist eine systemspezifische Kennzahl der Fehlerwahrscheinlichkeit. Die Standardforderung lautet
BER < 10–9. In modernen SDH-Systemen fordert man
BER < 10–12. Mittels Fehlerkorrekturverfahren (FEC)
kann die Bitfehlerrate reduziert werden.
Bitrate
Bit Rate
Übertragungsgeschwindigkeit eines Binärsignals,
auch Bitfolgefrequenz genannt.
Brechung
Refraction
Richtungsänderung, die ein Strahl (Welle) erfährt,
wenn er aus einem Stoff in einen anderen übertritt
und die Brechzahlen in den beiden Stoffen unterschiedlich groß sind.
Brechungsgesetz
Snell’s Law
Beschreibt den Zusammenhang zwischen Eintrittswinkel und Austrittwinkel bei der Brechung.
Brechzahl, Brechungsindex
Refractive Index
Verhältnis von Vakuum-Lichtgeschwindigkeit zur
Ausbreitungsgeschwindigkeit in dem betreffenden
Medium. Die Brechzahl hängt vom Material und der
Wellenlänge ab.
Grundlagen
Begriffserklärungen
Grundlagen
288
Begriffserklärungen
Begriff
Bedeutung
Abschneide-Wellenlänge
➔ Grenzwellenlänge
Absorption
Absorption
Schwächung von Strahlung beim Durchgang durch
Materie infolge Wandlung in andere Energieformen,
beispielsweise in Wärmeenergie. Bei Photodioden ist
die Absorption der Vorgang, bei dem ein eintreffendes
Photon vernichtet und mit seiner Energie ein Elektron
vom Valenzband in das Leitungsband angehoben
wird.
Abstimmbarer Laser
Tunable Laser
Laser, der geeignet ist, seine Zentralwellenlänge zu
verändern, um sie für eine gegebene Anwendung zu
optimieren.
Add-Drop-Multiplexer
Add-Drop-Multiplexer
Funktionsgruppe, die das Aus- und Einblenden von
Teilsignalen aus einem bzw. in ein Multiplexsignal
ermöglicht.
Äußere Modulation
➔ externe Modulation
Akzeptanzwinkel
Acceptance Angle
Größtmöglicher Winkel, unter dem das Licht im Bereich des LWL-Kerns auf die Stirnfläche einfallen kann,
so dass es noch im LWL-Kern geführt wird.
Analysator
Bauelement zur Untersuchung des Polarisationszustandes des Lichts. Unterscheidet sich vom Polarisator
nur durch seine Funktion im gewählten optischen
Aufbau. Der Analysator befindet sich auf der Beobachterseite.
Anregungsbedingungen
Launch Conditions
Bedingungen, unter denen Licht in einen LWL eingekoppelt wird. Sie sind für die weitere Verteilung der
Lichtleistung im LWL von Bedeutung.
Anschlussfaser
Pigtail
Kurzes Stück eines Lichtwellenleiters mit einem Stecker zur Kopplung optischer Bauelemente (z. B. einer
Laserdiode). Es ist meist fest mit dem Bauelement
verbunden.
Anstieg des Dispersionskoeffizienten
Zerodispersion Slope
Anstieg des Koeffizienten der chromatischen Dispersion bei einer bestimmten Wellenlänge, beispielsweise
beim Dispersionsnulldurchgang.
APC-Stecker
➔ HRL-Stecker
Arrayed Waveguide
Grating
Integriert-optische Komponente, die als Multiplexer/
Demultiplexer arbeitet. Unterschiedliche Eingangswellenlängen bewirken Phasenunterschiede, wodurch
eine Kanaltrennung, ähnlich wie beim klassischen
Beugungsgitter, möglich wird.
Auflösungsbandbreite
Resolution Bandwidth
Die Fähigkeit eines OSA, zwei dicht benachbarte
Wellenlängen getrennt darzustellen. Meist wird die
Auflösungsbandbreite durch die spektralen Eigenschaften des optischen Filters im OSA bestimmt.
Auflösungsvermögen
Resolution
Abstand zwischen zwei Ereignissen, bei welchem das
Rückstreumessgerät das zweite Ereignis noch exakt
erkennen und deren Dämpfung messen kann.
Avalanche-Photodiode
Avalanche Photodiode
Empfangsbauelement, das auf dem Lawineneffekt
basiert: der Photostrom wird durch Trägermultiplikation verstärkt. Wird auch als Lawinen-Photodiode
bezeichnet.
Bändchentechnik
Ribbon Cable Design
Technik, bei der die LWL in Form von Bändchen angeordnet werden. Alle Fasern eines Bändchens können
gleichzeitig miteinander verspleißt werden.
Bandabstand
Band Gap
Energetischer Abstand zwischen Valenzband und
Leitungsband eines Halbleiters. Der Bandabstand
ist maßgebend für die Betriebswellenlänge des
Halbleiterlasers.
Bandbreite des Lichtwellenleiters
Fiber Bandwidth
Die Frequenz, bei welcher der Betrag der Übertragungsfunktion (bezogen auf die Lichtleistung)
eines Lichtwellenleiters auf die Hälfte seines Wertes
abgefallen ist.
Bandbreite des optischen
Verstärkers
Spektraler Bereich, der optisch verstärkt wird (meist
bezogen auf einen 3-dB-Abfall).
Bandbreite-LängenProdukt
Bandwidth Length Product
Die Bandbreite des Lichtwellenleiters ist bei vernachlässigbaren Modenmischungs- und -wandlungsprozessen annähernd umgekehrt proportional zu seiner
Länge. Somit ist das Produkt von Bandbreite und
Länge annähernd konstant. Das BLP ist ein wichtiger
Parameter zur Charakterisierung der Übertragungseigenschaften von Multimode-LWL. Mit wachsender
Streckenlänge verringert sich die Bandbreite weniger.
Dann gilt eine modifizierte Relation für das BLP, indem
ein Längenexponent eingeführt wird.
Beschichtung
Primary Coating
Ist die bei der Herstellung des LWL im direkten Kontakt mit der Manteloberfläche aufgebrachte Schicht.
Sie kann auch aus mehreren Schichten bestehen.
Dadurch wird die Unversehrtheit der Oberfläche
erhalten.
Bidirektional
Bidirectional
Ausbreitung von optischen Signalen in entgegengesetzten Richtungen über einen gemeinsamen
Lichtwellenleiter.
Biegeradius
Bend Radius
Zwei unterschiedliche Definitionen:
1. Minimaler Krümmungsradius, um den eine Faser
gebogen werden kann, ohne zu brechen. 2. Minimaler
Krümmungsradius, um den eine Faser gebogen
werden kann, ohne einen bestimmten festgelegten
Dämpfungswert zu überschreiten.
Biegeverlust
Bend Loss
Zusätzliche Dämpfung, die durch Mikro- oder
Makrobiegungen entsteht. Ein erhöhter Biegeverlust
kann durch die Kabelherstellung oder durch schlechte
Kabelführung verursacht werden.
Bit
Bit
Grundeinheit für die Information in digitalen Übertragungssystemen. Das Bit ist gleichbedeutend mit der
Entscheidung zwischen zwei Zuständen 1 bzw. 0. Bits
werden durch Impulse dargestellt. Eine Gruppe von
acht Bits entspricht einem Byte.
Bitfehlerrate
Bit Error Rate
Das Verhältnis der Anzahl der bei digitaler Signalübertragung in einem längeren Zeitraum im Mittel
auftretenden Bitfehler zu der in diesem Zeitraum
übertragenen Anzahl von Bits. Die Bitfehlerrate
ist eine systemspezifische Kennzahl der Fehlerwahrscheinlichkeit. Die Standardforderung lautet
BER < 10–9. In modernen SDH-Systemen fordert man
BER < 10–12. Mittels Fehlerkorrekturverfahren (FEC)
kann die Bitfehlerrate reduziert werden.
Bitrate
Bit Rate
Übertragungsgeschwindigkeit eines Binärsignals,
auch Bitfolgefrequenz genannt.
Brechung
Refraction
Richtungsänderung, die ein Strahl (Welle) erfährt,
wenn er aus einem Stoff in einen anderen übertritt
und die Brechzahlen in den beiden Stoffen unterschiedlich groß sind.
Brechungsgesetz
Snell’s Law
Beschreibt den Zusammenhang zwischen Eintrittswinkel und Austrittwinkel bei der Brechung.
Brechzahl, Brechungsindex
Refractive Index
Verhältnis von Vakuum-Lichtgeschwindigkeit zur
Ausbreitungsgeschwindigkeit in dem betreffenden
Medium. Die Brechzahl hängt vom Material und der
Wellenlänge ab.
Brechzahldifferenz
Refractive Index Difference
Unterschied zwischen der größten im Kern eines
Lichtwellenleiters auftretenden Brechzahl und der
Brechzahl im Mantel. Die Brechzahldifferenz ist
maßgebend für die Größe der numerischen Apertur
des Lichtwellenleiters.
Brechzahlprofil
Refractive Index Profile
Verlauf der Brechzahl über der Querschnittsfläche des
LWL-Kerns.
CCDR
Mantel-Kern-Verhältnis
(Clad Core Diameter Ratio)
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FiberTech®
FiberSwitch®
FiberSplit®
Begriffserklärungen
Begriff
Bedeutung
Chirp
Frequenzänderung (Wellenlängenänderung) der
Laserdiode infolge Modulation über den Laserstrom.
Chromatische Dispersion
Chromatic Dispersion
Impulsverbreiterung im Lichtwellenleiter, die durch
die unterschiedlichen Ausbreitungsgeschwindigkeiten der einzelnen Wellenlängenanteile hervorgerufen wird. Ist die dominierende Dispersionsart im
Singlemode-LWL und setzt sich aus Material- und
Wellenleiterdispersion zusammen.
Doppelheterostruktur
Double Heterostructure
Schichtenfolge in einem optoelektronischen Halbleiterbauelement, bei der die aktive Halbleiterschicht
von zwei Mantelschichten mit höherem Bandabstand
begrenzt wird. Bei Laserdioden bewirkt die Doppelheterostruktur eine Eingrenzung der Ladungsträger und
eine Lichtwellenleitung in der aktiven Zone.
Dotierung
Doping
Verminderung der optischen Signalleistung im LWL
durch Streuung, Absorption, Modenkonversion oder
an einer Koppelstelle (Stecker, Spleiß). Die Dämpfung
ist eine dimensionslose Größe und wird meist in
Dezibel angegeben.
Definiertes Hinzufügen von geringen Mengen eines
anderen Stoffes in eine reine Substanz, um deren
Eigenschaften zu verändern. So wird die erhöhte
Brechzahl des LWL-Kerns durch Dotierung der
Grundsubstanz (Siliziumdioxid) mit Germaniumdioxid
erreicht.
Dotierungsstoffe
Dopant
Material, mit dem die Brechzahl verändert werden
kann.
Dämpfungsbegrenzung
Attenuation-Limited
Operation
Begrenzung der realisierbaren Übertragungsstrecke
durch Dämpfungseffekte.
Dünnschicht-Filter
Dielectric Thin Film Filter
Optisches Filter, welches nur einen schmalen Wellenlängenbereich passieren lässt, während alle anderen
Wellenlängen reflektiert werden.
Dämpfungskoeffizient,
-belag
Attenuation Coefficient
Ist die auf die LWL-Länge bezogene Dämpfung. Der
Dämpfungskoeffizient wird in dB/km angegeben und
ist ein wichtiger Parameter zur Charakterisierung des
Lichtwellenleiters.
Einfügedämpfung
Insertion Loss
Verlust an Leistung, der sich durch das Einfügen einer
Komponente in den ursprünglich kontinuierlichen
Pfad ergibt.
Dämpfungs-Totzone
Minimaler Abstand von einem reflektierenden
Ereignis, um die Dämpfung eines nachfolgenden
Ereignisses messen zu können (OTDR-Messung).
Einfügemethode
Insertion Loss Technique
Methode zur Dämpfungsmessung, bei der das Messobjekt in eine Referenzstrecke eingefügt wird.
Einkoppelwinkel
Launch Angle
Winkel zwischen der Ausbreitungsrichtung des
einfallenden Lichts und der optischen Achse des LWL.
Damit das Licht im LWL-Kern geführt werden kann,
darf der Einkoppelwinkel den Akzeptanzwinkel nicht
überschreiten.
Dämpfung
Attenuation
Demultiplexer
➔ Multiplexer
Dezibel
Decibel
Logarithmisches Leistungsverhältnis zweier Signale
DFB-Laser
Distributed feedback Laser
Laserdiode mit einer spektralen Halbwertsbreite von
<<1 nm, bei welcher mittels einer Serie von gewellten Erhebungen auf dem Halbleitersubstrat ganz
bestimmte Lichtwellenlängen reflektiert werden und
nur eine einzige Resonanzwellenlänge verstärkt wird.
Einkoppelwirkungsgrad
Launch Efficiency
Gibt an, wie wirkungsvoll ein optischer Sender an
einen Lichtwellenleiter angekoppelt werden kann.
Der Einkoppelwirkungsgrad ist das Verhältnis der vom
Lichtwellenleiter geführten Lichtleistung zu der vom
Sender abgegebenen Lichtleistung.
Dichtes Wellenlängenmultiplex
Wellenlängenmultiplexverfahren mit sehr geringem
Kanalabstand (typischer Wert: 0,8 nm).
Differential Mode Delay
Laufzeitunterschied zwischen den Modengruppen im
Multimode-LWL
Einmodenlaser
Single-Longitudinal
Mode Laser
Laserdiode, die eine einzige dominierende longitudinale Mode hat. Die Seitenmodenunterdrückung
beträgt mindestens 25 dB.
Einmoden-LWL
➔ Singlemode-LWL
Dispersion
Dispersion
Streuung der Gruppenlaufzeit in einem Lichtwellenleiter. Infolge der Dispersion erfahren die Lichtimpulse
eine zeitliche Verbreiterung und begrenzen dadurch
die Bitrate bzw. die Streckenlänge.
Elektro-AbsorptionsModulator
Bauelement, welches ein optisches Signal sperrt bzw.
durchlässt, in Abhängigkeit davon, ob eine elektrische
Spannung angelegt wird oder nicht. Dient der
Amplituden-Modulation eines optischen Signals.
Dispersionsbegrenzung
Dispersion-limited
Operation
Begrenzung der realisierbaren Übertragungsstrecke
durch Dispersionseffekte
Elektromagnetische Welle
Electromagnetic Wave
Periodische Zustandsänderungen des elektromagnetischen Feldes. Im Bereich optischer Frequenzen
werden sie Lichtwellen genannt.
Dispersionskompensation
Das Umkehren von Effekten, die zur Impulsverbreiterung führen, beispielsweise chromatische Dispersion
oder Polarisationsmodendispersion.
Elektro-optischer Wandler
Emitter
Dispersionskompensierender Lichtwellenleiter
Dispersion Compensating
Fiber
Spezieller Lichtwellenleiter, der die entstandene
Dispersion kompensieren kann, beispielsweise mit
einem großen negativen Koeffizient der chromatischen Dispersion.
Halbleiterbauelement, in dem ein eingeprägter
elektrischer Strom eine Strahlung im sichtbaren oder
nahen infraroten Bereich des Lichts erzeugt. Man
unterscheidet Kanten- und Oberflächenemitter.
Empfänger
Receiver
Dispersionstoleranz
Dispersion Tolerance
Maß für die spektralen Eigenschaften eines Senders.
Ermöglicht die Ermittlung der dispersionsbegrenzten
Streckenlänge, sofern der Koeffizient der chromatischen Dispersion des LWL bekannt ist.
Eine Baugruppe (Teil eines Endgerätes) in der
optischen Nachrichtentechnik zum Umwandeln
optischer Signale in elektrische. Sie besteht aus einer
Empfangsdiode (PIN-Photodiode oder LawinenPhotodiode) mit Koppelmöglichkeit an einen LWL,
aus einem rauscharmen Verstärker und elektronischen
Schaltungen zur Signalaufbereitung.
Dispersionsverschobener
Lichtwellenleiter
Dispersion Shifted Fiber
Singlemode-LWL mit verschobenem Nulldurchgang
des Koeffizienten der chromatischen Dispersion
(entsprechend ITU-T G.653). Dieser Lichtwellenleiter
hat bei 1550 nm sowohl eine minimale chromatische
Dispersion als auch eine minimale Dämpfung.
Empfängerempfindlichkeit
Receiver Sensitivity
Doppelbrechung
Birefringence
Eigenschaft, wonach die effektive Ausbreitungsgeschwindigkeit der Lichtwelle in einem Medium von
der Orientierung des elektrischen Feldes (State of
Polarization) des Lichts abhängt.
Die vom Empfänger für eine störungsarme Signalübertragung benötigte minimale Lichtleistung.
Bei der digitalen Signalübertragung wird meist die
mittlere Lichtleistung in mW oder dBm angegeben,
mit der eine bestimmte Bitfehlerrate, beispielsweise
10–9, erreicht wird.
Er+-Fasern
Lichtwellenleiter mit einem mit Erbium dotierten
Kern zur Verwendung in optischen Verstärkern
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289
Grundlagen
FiberConnect®
Grundlagen
290
Begriffserklärungen
Begriff
Bedeutung
Ereignis-Totzone
Minimaler Abstand zwischen zwei reflektierenden
Ereignissen, um den Ort des zweiten Ereignisses
messen zu können (OTDR-Messung).
Externe Modulation
External Modulation
Modulation eines Lichtträgers außerhalb der eigentlichen Lichtquelle (z. B. Laser) mit einem speziellen
Modulator (beispielsweise Mach-Zehnder-Modulator).
So bleibt die Lichtquelle selbst vom Signal unbeeinflusst und kann in Frequenz und Leistung konstant
bleiben bzw. unabhängig vom modulierten Signal
geregelt werden.
Germaniumdioxid GeO2
Germanium Dioxide
Eine chemische Verbindung, die bei der Herstellung
von Lichtwellenleitern am häufigsten als Stoff zur
Dotierung des LWL-Kerns benutzt wird.
Gleichförmigkeit
Uniformity
Differenz der Einfügedämpfungen vom schlechtesten
und besten Tor (in Dezibel) bei Mehrtorkopplern
Gradientenprofil
Graded Index Profile
Brechzahlprofil eines LWL, das über der Querschnittsfläche des LWL-Kerns stetig von innen nach außen
abnimmt.
Gradientenprofil-LWL
LWL mit Gradientenprofil
Grenzwellenlänge
Cutoff Wavelength
Kürzeste Wellenlänge, bei der die Grundmode des
Lichtwellenleiters als einzige ausbreitungsfähig ist.
Um den Einmodenbetrieb zu gewährleisten, muss die
Grenzwellenlänge kleiner als die Wellenlänge des zu
übertragenden Lichts sein.
Grenzwinkel
Critical Angle
Der Einfallswinkel eines Lichtstrahles beim Übergang
aus einem Stoff mit höherer Brechzahl in einen Stoff
mit niedrigerer Brechzahl, wobei der Brechungswinkel 90° ist. Der Grenzwinkel trennt den Bereich
der total reflektierten Strahlen von dem Bereich
der gebrochenen Strahlen, also den Bereich der im
Lichtwellenleiter geführten Strahlen, von den nicht
geführten Strahlen.
GRIN-Linse
Glasstab von einigen Millimetern Durchmesser, der
einen Brechzahlverlauf wie ein Parabelprofil-LWL
(Profilexponent ≈ 2) besitzt. Das Licht breitet sich
annähernd sinusförmig aus. GRIN-Linsen kommen
in der LWL-Technik als abbildende Elemente oder in
Strahlteilern zum Einsatz.
Fabry-Perot-Laser
Einfacher Typ eines Halbleiter-Lasers, der den FabryPerot-Resonator-Effekt nutzt. Hat eine relativ große
spektrale Halbwertsbreite (einige nm).
Fabry-Perot-Resonator
Zweiseitig durch ebene parallele Spiegel begrenzter
Raum. Eine senkrecht zu den Spiegelflächen eingekoppelte ebene Welle läuft mehrfach zwischen den
Spiegeln hin und her. Ist der doppelte Spiegelabstand
gleich einem Vielfachen der Wellenlänge des Lichts,
bildet sich eine stehende Welle hoher Intensität im
Resonator aus (Resonanzfall).
Faraday-Effekt
Faraday Effect
Die Schwingungsebene linear polarisierten Lichts
wird gedreht, wenn ein Magnetfeld in Lichtrichtung
angelegt wird. Die Proportionalitätskonstante
zwischen Magnetfeld und dem Drehwinkel je durchlaufener Lichtstrecke im Feld ist die Verdet-Konstante.
Der Faraday-Effekt wird im Faraday-Rotator technisch
genutzt.
Faser
Fiber, Fibre
Aus dem englischen Sprachraum übernommene
Bezeichnung für den runden Lichtwellenleiter.
Grobes Wellenlängenmultiplex
Wellenlängenmultiplex-Verfahren mit Kanalabständen von 20 nm
Faserbändchen
Ribbon Fiber
Verbund von mehreren Fasern mit Primärcoating, die
über einen weiteren gemeinsamen Mantel zusammengehalten werden (ähnlich Flachbandkabel).
Grundmode
Fundamental Mode
Mode niedrigster Ordnung in einem Lichtwellenleiter
mit annähernd gaußförmiger Feldverteilung. Wird
durch LP01 oder HE11 gekennzeichnet.
Faser-Bragg-Gitter
Fiber Bragg Grating
Ein spektrales Filter, welches auf der Änderung der
Brechzahl im LWL-Kern basiert. Schlüsselkomponente
in Bauelementen wie optische Multiplexer/Demultiplexer, Dispersionskompensatoren oder EDFAs mit
abgeflachtem Verstärkungsverlauf.
Gruppenbrechzahl
Group Index
Quotient aus Vakuumlichtgeschwindigkeit und
Ausbreitungsgeschwindigkeit einer Wellengruppe
(Gruppengeschwindigkeit), eines Lichtimpulses in
einem Medium.
Faserhülle
Fiber Buffer
Besteht aus einem oder mehreren Materialien, die als
Schutz der Einzelfaser vor Beschädigung verwendet
werden und für mechanische Isolierung und/oder
mechanischen Schutz sorgen.
Gruppengeschwindigkeit
Group Velocity
Ausbreitungsgeschwindigkeit einer Wellengruppe,
beispielsweise eines Lichtimpulses, die sich aus Wellen unterschiedlicher Wellenlängen zusammensetzt.
Halbwertsbreite
Full Width at Half Maximum
Breite einer Verteilungskurve (Zeit, Wellenlänge), bei
der die Leistung auf die Hälfte ihres Maximalwertes
abgefallen ist.
HCS, HPCS, PCF, PCS
Lichtwellenleiter mit einem Quartz/Quartz- oder
Kunsstoff-Kern und einem harten bzw. normalen polymeren Mantel, der eng mit dem Kern verbunden ist.
Hertz
Hertz
Maßeinheit für die Frequenz oder Bandbreite; entspricht einer Schwingung pro Sekunde.
High-Power-Stecker
Spezielles Steckerdesign, welches die Übertragung
sehr hoher Leistungsdichten ermöglicht, die insbesondere in DWDM-Systemen auftreten können.
HRL-Stecker
Stecker mit sehr hoher Reflexionsdämpfung, die
durch physikalischen Kontakt in Kombination mit
Schrägschliff gewährleistet wird.
Faserverstärker
Fiber Amplifier
Nutzt einen Laser-ähnlichen Verstärkungseffekt in
einer Faser, deren Kern beispielsweise mit Erbium
hochdotiert und mit einer optischen Pumpleistung
bestimmter Wellenlänge angeregt wird.
Felddurchmesser
➔ Modenfelddurchmesser
Ferrule
Ferule
Führungsstift bei LWL-Steckverbindern, in den der
LWL fixiert wird.
Fibercurl
Eigenkrümmung der Faser
Fresnel-Reflexion
Fresnel Reflection
Reflexion infolge eines Brechzahlsprunges
Fresnel-Verlust
Fresnel Loss
Dämpfung infolge Fresnel-Reflexion
Gechirptes Faser-BraggGitter
Faser-Bragg-Gitter mit unterschiedlichen Abständen
zwischen den reflektierenden Abschnitten. Ist zur
Dispersionskompensation geeignet.
Immersion
Immersion
Medium mit einer der Brechzahl des Lichtwellenleiter-Kerns annähernd angepassten Flüssigkeit. Die
Immersion ist geeignet, Reflexionen zu reduzieren.
Geisterreflexionen
Ghosts
Störungen im Rückstreudiagramm infolge von Mehrfachreflexionen auf der LWL-Strecke
Infrarote Strahlung
Infrared Radiation
Geräte-Totzone
Abstand vom Fußpunkt bis zum Ende der Abfallflanke
am Anfang der zu messenden Strecke (OTDR-Messung).
Bereich des Spektrums der elektromagnetischen
Wellen von 0,75 µm bis 1000 µm (nahes Infrarot:
0,75 µm bis 3 µm, mittleres Infrarot: 3 µm bis 30 µm,
fernes Infrarot: 30 µm bis 1000 µm). Die infrarote
Strahlung ist für das menschliche Auge unsichtbar. Im
nahen Infrarot liegen die Wellenlängen der optischen
Nachrichtentechnik (0,85 µm, 1,3 µm, 1,55 µm).
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FiberTech®
FiberSwitch®
FiberSplit®
Begriffserklärungen
Begriff
Bedeutung
Intensität
Intensity
Leistungsdichte (Leistung pro Fläche) auf der
strahlenden Fläche einer Lichtquelle oder auf der
Querschnittfläche eines LWL (Maßeinheit mW/µm²).
Interferenz
Überlagerung von Wellen: Addition (konstruktive Interferenz) oder Auslöschung (destruktive Interferenz)
Isolation
Isolation
Fähigkeit zur Unterdrückung unerwünschter optischer
Energie, die in einem Signalweg auftritt.
Isolator
➔ Optischer Isolator
Kanalabstand
Channel Spacing
Frequenzabstand bzw. Wellenlängenabstand
zwischen benachbarten Kanälen im WellenlängenMultiplex-System.
Kanalverstärkung
Channel Gain
Die Verstärkung eines Signals mit einer bestimmten
Wellenlänge im DWDM-System. Sie ist im Allgemeinen für verschiedene Wellenlängen unterschiedlich.
Kern
Core
Zentraler Bereich eines Lichtwellenleiters, der zur
Wellenführung dient.
Kerr-Effekt
Nichtlinearer Effekt beim Einfall von hohen Intensitäten: Die Brechzahl ändert sich mit der Leistung.
Kern-Mantel-Exzentrizität
Parameter bei Lichtwellenleitern, der aussagt, wie
weit die Mitte des Faserkerns von der Mitte der
gesamten Faser abweicht.
Kleinsignal-Verstärkung
Verstärkung bei kleinen Eingangssignalen (Vorverstärker), wenn der Verstärker noch nicht in der Sättigung
arbeitet.
Kohärente Lichtquelle
Lichtquelle, die kohärente Wellen aussendet
Kohärenz
Coherence
Eigenschaft des Lichts, in unterschiedlichen Raumund Zeitpunkten feste Phasen- und Amplitudenbeziehungen zu haben. Man unterscheidet räumliche und
zeitliche Kohärenz.
Koppellänge
LWL-Länge, die erforderlich ist, um eine Modengleichgewichtsverteilung zu realisieren. Sie kann einige
hundert bis einige tausend Meter betragen.
Koppelverhältnis
Coupling Ratio
Das prozentuale Teilungsverhältnis der Leistung, die
aus einem bestimmten Ausgang austritt, zur Summe
aller austretenden Leistungen eines Kopplers.
Koppelverlust
Coupling Loss
Verlust, der bei der Verbindung zweier Lichtwellenleiter entsteht. Man unterscheidet zwischen faserbedingten (intrinsischen) Koppelverlusten, die durch
unterschiedliche Faserparameter zustande kommen,
und mechanisch bedingten (extrinsischen) Verlusten,
die von der Verbindungstechnik herrühren.
Koppelwirkungsgrad
Coupling Efficienty
Das Verhältnis der optischen Leistung nach einer
Koppelstelle zur Leistung vor dieser Koppelstelle.
Koppler
Coupler
Passives optisches Bauelement mit mehreren
Eingangs- und Ausgangstoren zur Zusammenführung oder Verteilung von optischen Leistungen oder
Wellenlängen.
Kunststoff-Lichtwellenleiter
Plastic Optical Fiber
LWL, bestehend aus einem Kunststoff-Kern und
-Mantel mit vergleichsweise großem Kerndurchmesser und großer numerischer Apertur. Preiswerte
Alternative zum Glas-LWL für Anwendungen mit
geringeren Anforderungen bezüglich Streckenlänge
und Bandbreite.
Längenexponent
Gammafactor
Beschreibt den Zusammenhang zwischen Bandbreite
und überbrückbarer Streckenlänge.
Laser
Laser
Acronym für Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation. Eine Lichtquelle, die kohärentes Licht
durch stimulierte Emission erzeugt.
Laser-Chirp
Laser Chirp
Verschiebung der Zentral-Wellenlänge des Lasers
während eines einzelnen Impulses.
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Laserdiode
Laser Diode
Senderdiode auf der Basis von Halbleitermaterialien,
die oberhalb eines Schwellstromes kohärentes Licht
emittiert (stimulierte Emission).
Leckwelle
Leaky Mode
Wellentyp, der durch Abstrahlung längs der Faser
gedämpft wird und sich im Grenzgebiet zwischen den
geführten Moden eines LWL und den nichtausbreitungsfähigen Lichtwellen befindet.
Lichtwellenleiter
Optical Waveguide, Fiber,
Fibre
Dielektrischer Wellenleiter, dessen Kern aus optisch
transparentem Material geringer Dämpfung und
dessen Mantel aus optisch transparentem Material
mit niedrigerer Brechzahl als die des Kerns besteht.
Er dient zur Übertragung von Signalen mit Hilfe
elektromagnetischer Wellen im Bereich der optischen
Frequenzen.
Light Injection and
Detection
System zum Justieren von Lichtwellenleitern in
Spleißgeräten unter Verwendung von Biegekopplern.
Low-Water-Peak-Faser
Singlemode-LWL mit kleinem Dämpfungskoeffizient
im Wellenlängenbereich zwischen dem 2. und 3.
optischen Fenster durch Reduktion des OH-Peaks bei
der Wellenlänge 1383 nm.
Lumineszenzdiode
Light Emitting Diode
Ein Halbleiterbauelement, das durch spontane
Emission inkohärentes Licht aussendet.
LWL-Schweißverbindung
Fused Fiber Splice
Ist eine Verbindung von zwei Lichtwellenleitern, die
durch Verschmelzen der Enden entsteht.
Mach-ZehnderInterferometer
Mach-ZehnderInterferometer
Eine Vorrichtung, die das optische Signal in zwei
optische Wege mit unterschiedlichen, im Allgemeinen
variablen Weglängen, aufteilt und wieder zusammenführt. So können die beiden Strahlen interferieren. Das
Mach-Zehnder-Interferometer wird oft als externer
Intensitätsmodulator eingesetzt.
Makrokrümmungen
Macrobending
Makroskopische axiale Abweichungen eines Lichtwellenleiters von einer geraden Linie (beispielsweise
auf einer Lieferspule). Können insbesondere im
Singlemode-LWL bei Unterschreitung bestimmter
Krümmungsradien zu lokalen Dämpfungen führen.
Mantel
Cladding
Das gesamte optisch transparente Material eines
Lichtwellenleiters, außer dem Kern.
Materialdispersion
Material Dispersion
Impulsverbreiterung durch die Wellenlängenabhängigkeit der Brechzahl. Das Licht des Senders, welches
in den Lichtwellenleiter eingekoppelt wird, hat stets
eine endliche spektrale Breite. Jeder Wellenlängenanteil entspricht einer anderen Brechzahl des Glases und
damit auch einer anderen Ausbreitungsgeschwindigkeit. Materialdispersion ist im Multimode-LWL meist
vernachlässigbar.
Mehrweg-Interferenzen
Multipath Interference
Interferenzen infolge Mehrfachreflexionen auf einem
optischen Pfad. Diese Reflexionen sind innerhalb
des detektierten Signals phasenverschoben, was zu
einer Impulsverbreiterung und Verschlechterung der
Systemeigenschaften führt.
Methode des begrenzten
Phasenraumes
Methode zur Verringerung des Phasenraumvolumens
im Multimode-LWL mit dem Ziel der Realisierung
einer angenäherten Modengleichgewichtsverteilung.
mikro-elektro-mechanisches System
Bauelement, welches bewegliche mechanische Teile
enthält, um Licht zu steuern. Es sind zweidimensionale oder dreidimensionale Anordnungen möglich.
Mikrokrümmungen
Mikroskopische Krümmungen oder Unebenheiten
im LWL, die Verluste durch Kopplung von im Kern
geführtem Licht in den Mantel bewirken.
Moden
Modes
Lösungen der Maxwell'schen Gleichungen unter
Berücksichtigung der Randbedingungen des Wellenleiters. Sie entsprechen den möglichen Ausbreitungswegen im Lichtwellenleiter.
291
Grundlagen
FiberConnect®
Grundlagen
292
Begriffserklärungen
Begriff
Bedeutung
Modendispersion
Modal Dispersion
Die durch Überlagerung von Moden mit verschiedener Laufzeit bei gleicher Wellenlänge hervorgerufene
Dispersion in einem Lichtwellenleiter. Dominierende
Dispersionsart im Multimode-LWL.
Modenfelddurchmesser
Mode Field Diameter
Maß für die Breite der annähernd gaußförmigen
Lichtverteilung im Singlemode-LWL. Er ist der Abstand zwischen den Punkten, bei denen die Feldverteilung auf den Wert 1/e ≈ 37 % gefallen ist. Da das
Auge die Intensität des Lichts registriert, entspricht
der Modenfelddurchmesser einem Intensitätsabfall
bezüglich des Maximalwertes auf 1/e2 ≈ 13,5 %.
Modenfilter
Mode Filter
Bauelement zur Realisierung einer angenäherten
Modengleichgewichtsverteilung. Es bewirkt eine
Abstrahlung der Moden höherer Ordnung.
Modengleichgewichtsverteilung
Equilibrium Mode Distribution
Energieverteilung im Multimode-LWL, die sich
nach dem Durchlaufen einer hinreichenden Länge
(Koppellänge) einstellt und unabhängig von der
ursprünglichen Modenverteilung am Ort der Einkopplung ist. Dabei tragen Moden höherer Ordnung
eine vergleichsweise geringere Leistung als Moden
niederer Ordnung. Nur wenn im Multimode-LWL
eine Modengleichgewichtsverteilung vorliegt, sind
reproduzierbare Dämpfungsmessungen möglich.
Normierte Frequenz
V-number
Dimensionsloser Parameter, der vom Kernradius, der
numerischen Apertur und der Wellenlänge des Lichts
abhängt. Durch die normierte Frequenz wird die
Anzahl der geführten Moden festgelegt.
Nulldispersionswellenlänge
Zero-dispersion Wavelengh
Wellenlänge, bei der die chromatische Dispersion
der Faser Null ist.
Numerische Apertur
Numerical Aperture
Der Sinus des Akzeptanzwinkels eines Lichtwellenleiters. Die numerische Apertur hängt von der Brechzahl
des Kerns und des Mantels ab. Wichtiger Parameter
zur Charakterisierung des Lichtwellenleiters.
Oberflächen-emittierender
Laser
Ein Laser, der Licht senkrecht zur Schichtstruktur
des Halbleiter-Materials aussendet. Emittiert einen
kreisförmigen Strahl geringer Divergenz, besitzt eine
relativ geringe spektrale Halbwertsbreite und hat
große Bedeutung für die Übertragung hoher Bitraten
über Multimode-LWL bei 850 nm.
Optische Achse
Optical Axis
Symmetrieachse eines optischen Systems
Optisches Glas
Mehrkomponentiges Glas mit einem Siliziumdioxidgehalt von ca. 70 % und Zusatzkomponenten wie
Boroxid, Bleioxid, Kalziumoxid etc.
Optische Nachrichtentechnik
Technik zur Übermittlung von Nachrichten mit Hilfe
von Licht.
Optische Nichtlinearität
Nonlinear Optical Effect
Bei hoher Energiedichte im Kern von LWL (allgemein:
in einem starken elektromagnetischen Feld) ändern
sich die dielektrischen Materialeigenschaften. Die
an sich schwachen Wirkungen verstärken sich durch
die in der Regel langen Strecken, die die optischen
Signale in LWL zurücklegen.
Modengleichverteilung
Uniform Mode Distribution
Modenverteilung, bei der die Leistung auf alle Moden
gleich verteilt ist.
Modenmischer
Mode Scrambler
Bauelement zur Realisierung einer Modengleichgewichtsverteilung im Multimode-LWL.
Modenmischung
Mode Mixing
Allmählicher Energieaustausch zwischen den verschiedenen Moden während der Ausbreitung entlang
des Multimode-LWL.
Optische Polymerfaser
➔ Kunststoff-Lichtwellenleiter
Modulation
Modulation
Eine gezielte Veränderung eines Parameters (Amplitude, Phase oder Frequenz) eines harmonischen oder
diskontinuierlichen Trägers, um damit eine Nachricht
zu übertragen.
Optischer Add-DropMultiplexer
Optical Add-Drop Multiplexer
Bauelement, welches aus einem Signalbündel (bestehend aus vielen Wellenlängen), das sich durch einen
LWL ausbreitet, eines der Signale auskoppelt und ein
neues Signal mit der gleichen Wellenlänge einkoppelt.
Monomode-LWL
➔ Singlemode-LWL
Multimode-LWL
Multimode Fiber
Lichtwellenleiter, dessen Kerndurchmesser im Vergleich zur Wellenlänge des Lichts groß ist. In ihm sind
viele Moden ausbreitungsfähig.
Optischer Cross-Connect
Optical Cross-connect
Optischer Schalter mit N Eingängen und N Ausgängen. Er kann ein optisches Signal, welches an einem
beliebigen Eingangstor eintritt, zu einem beliebigen
Ausgangstor leiten.
Multiplexer
Multiplexer
Funktionseinheit, die eine Reihe von Übertragungskanälen aufnimmt und die Signale für die Zwecke der
Übertragung in einem gemeinsamen Kanal bündelt.
Am Streckenende trennt ein Demultiplexer wieder in
die einzelnen Originalsignale auf. Man unterscheidet
verschiedene Multiplexverfahren, beispielsweise
Zeitmultiplex oder Wellenlängenmultiplex.
Optischer Isolator
Optical Isolator
Nichtreziprokes passives optisches Bauelement mit
geringer Einfügedämpfung in Vorwärtsrichtung und
hoher Einfügedämpfung in Rückrichtung. Der optische Isolator ist in der Lage, Leistungsrückflüsse stark
zu unterdrücken. Kernstück des optischen Isolators
ist ein Faraday-Rotator, der den magneto-optischen
Effekt nutzt.
Nachlauf-LWL,
Nachlauffaser
Hinter den zu messenden Lichtwellenleiter nachgeschalteter Lichtwellenleiter.
Optischer Kanal
Optical Channel
Optisches Wellenlängenband bei der optischen
Wellenlängenmultiplex-Übertragung.
Nebensprechdämpfung
Directivity
Verhältnis von eingekoppelter Leistung zu der aus
dem unbeschalteten Eingang auf der gleichen Seite
eines Kopplers austretenden Leistung.
Optische RückflussDämpfung
➔ Rückfluss-Dämpfung
Nicht-Linearitäten
Sammelbegriff für nichtlineare optische Effekte: FWM,
SBS, SPM, SRS und XPM.
Optischer Verstärker
Optical Amplifier
Non-return to Zero
Verfahren zur Amplitudenmodulation, bei dem
die An- und Aus-Niveaus für die gesamte Bitdauer
angenommen werden.
Bauelement, welches eine direkte Verstärkung vieler
Lichtwellenlängen gleichzeitig ermöglicht. Besitzt
eine große Bedeutung in DWDM-Systemen.
Optischer Zirkulator
Optical Circulator
Nichtreziprokes passives optisches Bauelement,
welches ein optisches Signal von Tor 1 zu Tor 2, ein
weiteres Signal von Tor 2 zu Tor 3 und nacheinander
zu allen weiteren Toren leitet. Im entgegen gesetzten
Umlaufsinn wirkt der Zirkulator wie ein Isolator.
Optisches Dämpfungsglied
Optical Attenuator
Bauelement, das die Intensität des Lichtes dämpft,
welches das Bauelement passiert.
Non-zero Dispersion
Shifted Fiber
LWL mit kleinem, aber von Null verschiedenem
Koeffizienten der chromatischen Dispersion im
Wellenlängenbereich des 3. optischen Fensters. Dieser
LWL kommt in vielkanaligen (DWDM-) Systemen zum
Einsatz und ist geeignet, den Effekt der Vierwellenmischung zu reduzieren.
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FiberTech®
FiberSwitch®
FiberSplit®
Begriffserklärungen
Begriff
Bedeutung
Optisches Rückstreumessgerät
Optical Time Domain
Reflectometer
Ein Messgerät, welches im LWL gestreutes und
reflektiertes Licht misst und damit Aussagen über
die Eigenschaften der installierten Strecke liefert.
Das optische Rückstreumessgerät ermöglicht die
Messung von Dämpfungen, Dämpfungskoeffizienten,
Störstellen (Stecker, Spleiße, Unterbrechungen), deren
Dämpfungen und Reflexionsdämpfungen sowie deren
Orte auf dem LWL.
Polarisationszustand
State of Polarization
Orientierung des elektrischen Feldvektors einer sich
ausbreitenden optischen Welle. Im Allgemeinen
durchläuft dieser Vektor die Bahn einer Ellipse.
Spezialfälle: linear polarisiertes Licht, zirkular polarisiertes Licht.
Polarisator
Bauelement zur Erzeugung linear polarisierten Lichts
(Polarisationsfilter, Polarisationsprisma). Unterscheidet
sich vom Analysator nur durch seine Funktion im
gewählten optischen Aufbau. Der Polarisator befindet
sich auf der Seite der Lichtquelle.
Potenzprofil
Power-law Index Profile
Brechzahlprofil, dessen radialer Verlauf als Potenzfunktion des Radius beschrieben wird.
Opto-elektronischer
Schaltkreis
Funktionsgruppe, die elektronische, optische und
optoelektronische Bauelemente technologisch auf
einem gemeinsamen Substrat (GaAs, InP) vereinigt.
Parabelprofil-LWL
LWL mit parabelförmigem Brechzahlprofil über den
Kernquerschnitt
Preamplifier
Optischer Verstärker, der direkt vor dem Empfänger
eingesetzt wird.
PC-Stecker
Stecker mit physikalischem Kontakt der Steckerstirnfläche
Primärbeschichtung
Primärcoating
Phasenbrechzahl Phase
Refractive Index
Quotient aus Vakuumlichtgeschwindigkeit und
Phasengeschwindigkeit
Mantelmaterial mit einem Durchmesser von 250 µm,
das während des Ziehprozesses der Faser direkt
auf das Glas aufgespritzt wird. Es besteht meist aus
Acrylat oder Silikon.
Phasengeschwindigkeit
Ausbreitungsgeschwindigkeit einer ebenen (monochromatischen) Welle
Principal States of
Polarization
Photodiode
Photodiode
Bauelement, das Lichtenergie absorbiert und einen
Photostrom erzeugt
Photon
Photon
Quant des elektromagnetischen Feldes; „LichtTeilchen“
Die beiden meist orthogonalen Polarisationszustände
eines mono-chromatischen Lichtstrahls, die in die
Faser eingekoppelt werden (Eingangs-PSP) und
sich durch die Faser ohne Impulsverbreiterung oder
Verzerrung ausbreiten.
Profile Aligning System
Photonische Kristalle
Photonic Crystals
Periodische Strukturen, die Abmessungen in der
Größenordnung der Wellenlänge des Lichts oder
darunter haben. Forschungsgebiet der (Nano-)Optik,
von dem wesentliche Impulse für die Entwicklung
zukünftiger signalverarbeitender Funktionselemente
erwartet werden.
System zum Justieren von LWL in Spleißgeräten
mit Hilfe einer Abbildung der Faserstruktur auf eine
CCD-Zeile.
Profilexponent
Profile Exponent
Parameter, mit dem bei Potenzprofilen die Form des
Profils definiert ist. Für die Praxis besonders wichtig
sind Profilexponenten g ≈ 2 (Parabelprofil-LWL) und
g ➔ ∞ (Stufenprofil-LWL).
Photonische Kristallfasern
Photonic Crystal Fibers
Zweidimensionale Sonderform eines photonischen
Kristalls. LWL mit einer Vielzahl mikroskopischer
Löcher parallel zur optischen Achse der Faser. Die
Modenführung wird durch einen definierten Einbau
von „Defekten“ realisiert.
Profildispersion
Profile Dispersion
Dispersion infolge nicht optimaler Anpassung des
Profilexponenten des Parabelprofil-LWL an die spektralen Eigenschaften des optischen Senders.
Quanten-Wirkungsgrad
Quantum Efficiency
In einer Senderdiode das Verhältnis der Anzahl
der emittierten Photonen zur Anzahl der über den
pn-Übergang transportierten Ladungsträger. In
einer Empfängerdiode das Verhältnis der Anzahl
der erzeugten Elektron-Loch-Paare zur Anzahl der
einfallenden Photonen.
Quarzglas
Fused Silica Glass
Ein synthetisch hergestelltes Glas mit einem
Siliziumdioxid-Gehalt >99 %, Basismaterial für den
Glas-LWL.
Quarz/Quarz Faser
Lichtwellenleiter bestehend aus einem Kernmaterial
(synthetisches Quarz), mit höheren Brechungsindex
und einem Mantelmaterial mit niedrigem Brechungsindex. Die Modifizierung der Brechungsinidizies erfolgt durch die Materialdotierung (Fluor, Germanium).
Raman-Verstärker,
-Verstärkung
Raman Amplifier,
-Amplification
Nutzt einen Verstärkungseffekt, der bei der
Einkopplung einer verhältnismäßig hohen PumpLichtleistung (einige 100 mW) in einen langen
LWL entsteht. Die Differenz zwischen der Frequenz
der Pumpwelle und der Frequenz der verstärkten
Signalwelle ist die Stokes-Frequenz. Im Gegensatz zu
optischen Faserverstärkern und Halbleiterverstärkern
ist die Raman-Verstärkung nicht an einen bestimmten
optischen Frequenzbereich gebunden.
Rauschen infolge
Mehrfachreflexion
Rauschen des optischen Empfängers durch Interferenz von verzögerten Signalen durch Mehrfachreflexionen an Punkten entlang der Faserstrecke.
Pigtail
Pigtail
Kurzes Stück eines Lichtwellenleiters mit einem
Steckverbinder zur Kopplung optischer Bauelemente
an die Übertragungsstrecke.
PIN-Photodiode
PIN Photodiode
Empfangsdiode mit vorwiegender Absorption in
einer Raumladungszone (i-Zone) innerhalb ihres
pn-Überganges. Eine solche Diode hat einen hohen
Quantenwirkungsgrad, aber im Gegensatz zur
Lawinen-Photodiode keine innere Stromverstärkung.
Planarer (Streifen)Wellenleiter
Lichtwellenleitende Struktur, die auf oder an der
Oberfläche von Trägermaterialien (Substraten)
erzeugt wird.
Polarisation
Polarization
Eigenschaft einer transversalen Welle, bestimmte
Schwingungszustände zu enthalten. Die Polarisation
ist ein Beweis für den transversalen Charakter der
elektromagnetischen Welle.
Polarisationsabhängige
Dämpfung
Die Differenz (in dB) zwischen maximalen und
minimalen Dämpfungswerten infolge der Änderung
des Polarisationszustandes des Lichts, das sich durch
das Bauelement ausbreitet.
Polarisationsmodendispersion
Polarization Mode
Dispersion
Dispersion infolge von Laufzeitunterschieden zwischen den beiden orthogonal zueinander schwingenden Moden. Die Polarisationsmodendispersion tritt
nur im Singlemode-LWL auf. Sie spielt erst bei hohen
Bitraten und bei starker Reduktion der chromatischen
Dispersion eine Rolle.
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293
Grundlagen
FiberConnect®
Grundlagen
294
Begriffserklärungen
Begriff
Bedeutung
Rauschzahl, Rauschfaktor
Noise Figure
Verhältnis des Signal-Rausch-Verhältnisses am Eingang zu dem Signal-Rausch-Verhältnis am Ausgang
des optischen Verstärkers. Da jeder Verstärker eigene
Rauschanteile hinzufügt, ist die Rauschzahl stets >1.
Sie ist ein Leistungsverhältnis und wird in Dezibel
angegeben. Im günstigsten Fall ist die Rauschzahl
gleich 3 dB.
Rayleighstreuung
Rayleigh Scattering
Streuung, die durch Dichtefluktuationen
(Inhomogenitäten) im LWL verursacht werden, deren
Abmessungen kleiner als die Wellenlänge des Lichts
sind. Die Rayleighstreuung bewirkt den Hauptanteil
der Dämpfung des LWL und sie nimmt mit der vierten
Potenz der Wellenlänge ab.
Receptacle
Seitenmodenunterdrückung
Verhältnis der Leistung der dominierenden Mode zur
Leistung der größten Seitenmode in Dezibel.
Selbstphasenmodulation
Self-phase Modulation
Effekt, der durch die optische Nichtlinearität in einem
LWL mit hoher Energiedichte im Kern auftritt. Ein
Lichtimpuls mit ursprünglich konstanter Frequenz
(Wellenlänge) erfährt dadurch eine seiner momentanen Intensität proportionale Phasenmodulation.
Sender
Transmitter
Verbindungselement von aktivem optischen Bauelement und LWL-Steckverbinder. Die Aufnahme des
Bauelements erfolgt in einer rotationssymmetrischen
Führung. Der Strahlengang kann durch eine Optik geführt werden. Die Zentrierung der Ferrule des Steckers
wird durch eine Hülse erreicht, die auf die optisch
aktive Fläche des Bauelements ausgerichtet wird. Das
Gehäuse wird durch den Verschlussmechanismus des
Steckers gebildet.
Eine Baugruppe in der optischen Nachrichtentechnik
zum Umwandeln elektrischer Signale in optische. Der
Sender besteht aus einer Sendediode (Laserdiode
oder Lumineszenzdiode), einem Verstärker, sowie
weiteren elektronischen Schaltungen. Insbesondere
ist bei Laserdioden eine Monitorphotodiode mit
Regelverstärker zum Überwachen und Stabilisieren
der Strahlungsleistung erforderlich. Oft erfolgt mit
Hilfe eines Thermistors und einer Peltierkühlung eine
Stabilisierung der Betriebstemperatur.
Signal-zu-RauschVerhältnis
Verhältnis von Nutzsignal zu Störsignal innerhalb des
Frequenzbandes, das für die Übertragung genutzt
wird.
Singlemode-LWL
Lichtwellenleiter, in dem bei der Betriebswellenlänge
nur eine einzige Mode, die Grundmode, ausbreitungsfähig ist.
Reflectance
Reziproker Wert der Rückfluss-Dämpfung. Bei Angabe
in Dezibel negative Werte.
Soliton
Soliton
Reflektometer-Verfahren
Verfahren zur ortsaufgelösten Messung von Leistungsrückflüssen (➔ Optisches Rückstreumessgerät).
Reflexion
Reflexion
Zurückwerfen von Strahlen (Wellen) an der Grenzfläche zwischen zwei Medien mit unterschiedlichen
Brechzahlen, wobei der Einfallswinkel gleich dem
Reflexionswinkel ist.
Schwingungszustand einer singulären Welle in
einem nichtlinearen Medium, der trotz dispersiver
Eigenschaften des Mediums während der Ausbreitung
unverändert bleibt. Impulsleistung, Impulsform und
Dispersionseigenschaft des Übertragungsmediums
müssen dazu in einer bestimmten Relation stehen.
Spektrale Breite
Spectral Width
Maß für die Wellenlängenausdehnung des Spektrums
Reflexions-Dämpfung
Verhältnis aus einfallender Lichtleistung zur
reflektierten Lichtleistung; Angabe meist in Dezibel
(positive Werte).
Spektrale Effektivität,
Bandbreiten-Effektivität,
spektrale Dichte
Regenerator
Optical-electronic Regenerator
Zwischenverstärker in LWL-Strecken, der nach
optoelektronischer Wandlung das Signal verstärkt, in
der Zeitlage, in der Impulsform und der Amplitude regeneriert und wieder in ein optisches Signal umsetzt
(3R-Regenerator: Retiming, Reshaping, Reamplification). Bei niedrigen Bitraten nur 2R-Funktion (ohne
Retiming). 1R-Funktion: nur Signal-Verstärkung.
Verhältnis von übertragener Bitrate aller Kanäle
des DWDM-Systems zur Bandbreitenkapazität des
Singlemode-LWL innerhalb des betrachteten Wellenlängenbereiches.
Spleiß
Splice
Stoffschlüssige Verbindung von LWL
Spleißverbindung
Splicing
Verkleben oder Verspleißen zweier LWL-Enden
Spontane Emission
Spontaneous Emission
Emittierte Strahlung, wenn die interne Energie eines
quantenmechanischen Systems von einem angeregten Zustand auf einen niedrigeren Zustand zurückfällt,
ohne dass stimulierte Emission vorhanden ist.
Beispiele: Strahlung der Lumineszenzdiode, Strahlung
der Laserdiode unterhalb der Laserschwelle oder ein
Anteil der Strahlung des optischen Verstärkers.
Stimulierte Emission
Stimulated Emission
Sie entsteht, wenn in einem Halbleiter befindliche
Photonen vorhandene Überschussladungsträger
zur strahlenden Rekombination, das heißt zum
Aussenden von Photonen anregen. Das emittierte
Licht ist in Wellenlänge und Phase identisch mit dem
einfallenden Licht, es ist kohärent.
Streuung
Scattering
Hauptsächliche Ursache für die Dämpfung eines LWL.
Sie entsteht durch mikroskopische Dichtefluktuationen im Glas, die einen Teil des geführten Lichts in
seiner Richtung so verändern, dass es nicht mehr im
Akzeptanzbereich des LWL in Vorwärtsrichtung liegt
und damit dem Signal verloren geht. Der Hauptbeitrag zur Streuung bringt die Rayleighstreuung.
Stufenprofil
Step Index Profile
Brechzahlprofil eines LWL, das durch eine konstante
Brechzahl innerhalb des Kerns und durch einen
stufenförmigen Abfall an der Kern-Mantel-Grenze
gekennzeichnet ist.
Return to Zero
Verfahren zur Amplitudenmodulation, bei dem die
An- und Aus-Niveaus jeweils nicht für die gesamte
Bitdauer angenommen werden.
Rückflussdämpfung
Return Loss
Verhältnis der einfallenden Lichtleistung zur
rückfließenden Lichtleistung (reflektiertes und
gestreutes Licht), die durch eine bestimmte Länge
eines LWL-Abschnittes hervorgerufen wird (meist
Angabe in Dezibel: positive Werte). Manchmal wird
unter rückfließender Lichtleistung nur das reflektierte
Licht verstanden.
Rückschneidemethode
Cut-back Technique
Methode zur Dämpfungsmessung bei dem der zu
messende LWL zurückgeschnitten wird.
Rückstreu-Dämpfung
Verhältnis der einfallenden Lichtleistung zu der im
LWL gestreuten Lichtleistung, die in rückwärtiger
Richtung ausbreitungsfähig ist. Meist Angabe in
Dezibel (positive Werte).
Schalter
Switch
Bauelement, welches Licht von einem oder mehreren
Eingangstoren zu einem oder mehreren Ausgangstoren überträgt.
Schwellstrom
Threshold Current
Stromstärke, oberhalb der die Verstärkung der Lichtwelle in einer Laserdiode größer als die optischen Verluste wird, so dass die stimulierte Emission einsetzt.
Der Schwellstrom ist stark temperaturabhängig.
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FiberTech®
FiberSwitch®
FiberSplit®
Begriffserklärungen
Begriff
Bedeutung
Substitutionsmethode
Methode zur Dämpfungsmessung, bei der ein
Referenz-LWL in einer Mess-Strecke durch das Messobjekt ersetzt wird.
Systembandbreite
System Bandwidth
Bandbreite eines LWL-Streckenabschnittes, gemessen
vom Sender bis zum Empfänger.
Systemreserve
Safety Margin
Dämpfung oder Dämpfungskoeffizient, der bei der
Planung von LWL-Systemen berücksichtigt wird. Die
Systemreserve ist wegen einer möglichen Erhöhung
der Dämpfung der Übertragungsstrecke während des
Betriebes durch Alterung der Bauelemente oder durch
Reparaturen erforderlich.
Wellenlänge
Wavelength
Räumliche Periode einer ebenen Welle, das heißt die
Länge einer vollen Schwingung. In der optischen
Nachrichtentechnik werden Wellenlängen im Bereich
650 nm bis 1625 nm verwendet. Geschwindigkeit des
Lichts (in dem jeweiligen Medium) dividiert durch
die Frequenz.
Wellenlängenmultiplex
Wavelengh Division
Multiplex
Verfahren zur Erhöhung der Übertragungskapazität
des LWL durch gleichzeitige Übertragung verschiedener Lichtwellenlängen.
Wellenleiter
Waveguide
Ein dielektrisches oder leitendes Medium, auf dem
sich elektromagnetische Wellen ausbreiten können.
Wellenleiterdispersion
Waveguide Dispersion
Typische Dispersionsart des Singlemode-LWL. Wird
verursacht durch die Wellenlängenabhängigkeit der
Lichtverteilung der Grundmode auf das Kern- und
Mantelglas.
Taper
Taper
Optisches Anpassglied, das von einem optischen
Wellenleiter zu einem anderen einen allmählichen
Übergang herstellt.
Totalreflexion
Total Internal Reflection
Reflexion an der Grenzfläche zwischen einem optisch
dichteren Medium und einem optisch dünneren
Medium, wobei sich das Licht im optisch dichteren
Medium ausbreitet. Der Einfallswinkel auf die
Grenzfläche muss größer als der Grenzwinkel der
Totalreflexion sein.
WiedereinkopplungsWirkungsgrad
Anteil des Lichts im Verhältnis zum gesamten gestreuten Licht, das in rückwärtiger Richtung innerhalb des
Akzeptanzbereiches liegt und im LWL geführt wird.
Zeitmultiplex
Time Division Multiplex
Multiplex-System, bei dem die Zeit auf einem
Übertragungskanal der Reihe nach verschiedenen
Unterkanälen zugeteilt wird.
Kompaktes Bauelement mit einer elektrischen und
zwei optischen Schnittstellen (Sender und Empfänger). Beinhaltet einen optischen Sender
(z. B. Laserdiode) mit einem Treiber für den Betrieb
der Lichtquelle und einen optischen Empfänger
(z. B. PIN-Diode) mit einer Empfängerschaltung für
den Betrieb der Diode.
Zirkulator
➔ Optischer Zirkulator
Zusatzdämpfung
Excess Loss
Summe der aus allen Toren eines Kopplers ausgekoppelten Lichtleistungen im Verhältnis zur Eingangsleistung in dB.
Transceiver
Transmission
Prozentuale Lichtübertragung in der Faser, bezogen
auf die eingekoppelte Leistung.
Transponder
Wellenlängenkonverter (O/E/O-Wandler). Realisiert
eine Wellenlängenumsetzung und eine 2R- oder
3R-Regeneration.
Übersprechen
Crosstalk
Unerwünschte Signale in einem Nachrichtenkanal
infolge Überkopplung von anderen Kanälen.
Ungleichförmigkeit der
Verstärkung
Änderung der Verstärkung in Abhängigkeit von der
Wellenlänge. Angabe der Neigung des Verstärkungsprofils in dB/nm.
Unidirektional
Ausbreitung von optischen Signalen in gleicher Richtung über einen gemeinsamen Lichtwellenleiter.
Verstärkte spontane
Emission
Amplified Spontaneous
Emission
Verstärkung von spontanen Ereignissen in einem
optischen Verstärker bei fehlendem Eingangssignal. Bewirkt das charakteristische Rauschen des
Faserverstärkers.
Verstärkung
Gain
Verhältnis zwischen mittlerer Ausgangsleistung und
Eingangsleistung bei Vernachlässigung der Beiträge
durch die verstärkte spontane Emission.
Vierwellenmischung
Four-wave Mixing
Bildung von Kombinationsfrequenzen (Summen,
Differenzen) von optischen Signalen durch optische
Nichtlinearitäten. Tritt als Störung in LWL auf (Folge:
nichtlineares Nebensprechen in DWDM-Systemen)
und wird zur Frequenzverschiebung optischer Signale
genutzt.
Vorform
Preform
Glasstab, der aus Kern- und Mantelglas besteht und zu
einem LWL ausgezogen werden kann.
Vorlauf-LWL, Vorlauffaser
Vor den zu messenden LWL vorgeschalteter LWL.
Wasserpeak
Water Peak
Anwachsen der Dämpfung des Lichtwellenleiters
in der Umgebung der Wellenlänge 1383 nm durch
Verunreinigungen des Glases mit Hydroxyl-Ionen.
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295
Grundlagen
FiberConnect®
296
Grundlagen
Abkürzungen
Abkürzung
Erklärung
3R
3R-Regeneration: Re-Amplification, Re-Shaping, Re-Timing
A/D
A-DCM
DMS
Dispersion Managed Soliton: dispersionsgemanagtes
Soliton
Analog/Digital
DMUX
Demultiplexer
Adaptive Dispersion-Compensating Module:
adaptives dispersionskompensierendes Modul
DOP
Degree of Polarization: Polarisationsgrad
DSF
Dispersion Shifted Fiber: dispersionsverschobener
Lichtwellenleiter
ADM
Add-Drop-Multiplexer
AEL
Accessible Emission Limit: Grenzwert der zugänglichen
Strahlung
DST
Dispersion Supported Transmission: dispersionsunterstützte Übertragung
ATM
Asynchronous Transfer Mode
DTF
Dielectric Thin Film Filter: Dünnschichtfilter
AON
All optical Network oder Agile Optical Network
oder Aktives Optisches Netz
DUT
Device under Test: zu prüfendes Bauelement
DWDM
Dense Wavelength Division Multiplex: Dichtes Wellenlängenmultiplex
APC
Angled Physical Contact
APD
Avalanche Photodiode: Lawinen-Photodiode
E/O
Electrical to Optical Conversion: elektro-optischer Wandler
ASE
Amplified Spontaneous Emission: verstärkte spontane
Emission
EA
Electro Absorption: Elektroabsorption
EBFA
Extended Band Fiber Amplifier: Faserverstärker für das
L-Band
EDFA
Erbium Doped Fiber Amplifier: erbiumdotierter FaserVerstärker
EDWA
Erbium Doped Waveguide Amplifier:
erbiumdotierter Wellenleiterverstärker
ASON
Automatically Switched Optical Network:
automatisch geschaltetes optisches Netz
ASTN
Automatical Switched Transport Network: siehe ASON
AWG
Arrayed Waveguide Grating: Wellenleiterfächer
BER
Bit Error Rate: Bitfehlerwahrscheinlichkeit, Bitfehlerrate
BOTDR
Brillouin-OTDR
EIC
Expanded Wavelength Independent Coupler
C&C
Crimp & Cleave
EMB
effektive modale Bandbreite, Laserbandbreite
CATV
Cable Television: Kabelfernsehen
EMD
C-Band
Conventional Band:
konventionelles Übertragungsband
(1530 nm bis 1565 nm)
Equilibrium Mode Distribution: Modengleichgewichtsverteilung
EML
Externally Modulated Laser: extern modulierter Laser
EN
Europanorm
Mantel-Kern-Verhältnis
(Clad Core Diameter Ratio)
ESLK
Erdseil-Luftkabel
ETDM
Electrical Time Division Multiplex
CD
chromatische Dispersion
FA
Fixed Analyser: Festwertanalysator
CDM
Code Division Multiplex: Code-Multiplex
FBG
Fiber Bragg Grating: Faser-Bragg-Gitter
CECC
Cenelec Komitee für Bauelemente der Elektronik
FBT
Fused Biconic Taper
COST
COTDR
European co-operation in the field of scientific and
technical research
FC
Fiber Connector
FDDI
Fiber Distributed Data Interface
CPR
gekoppeltes Leistungsverhältnis
FDM
Frequency Division Multiplex: Frequenz-Multiplex
CSO
Composite Second-Order Beat Noise:
Überlagerungsrauschen zweiter Ordnung
FEC
Forward Error Correction: Vorwärts-Fehler-Korrektur
Chemical Vapour Deposition: Abscheidung aus der
Dampfphase
FIC
Full Range Wavelength Independent Coupler
FM
Frequency Modulation: Frequenz-Modulation
FP
Fabry-Perot
FSAN
Full Service Access Network
FTTC
Fiber to the Curb: Faser bis zum Bordstein
FTTD
Fiber to the Desk: Faser bis zum Arbeitsplatz
FTTH
Fiber to the Home: Faser bis in die Wohnung
FTTM
Fiber to the Mast: Faser bis zum Antennenmast
FTU
Fiber Termination Unit
Distributed Bragg Reflector Laser: Laser mit verteiltem
Bragg-Reflektor
FWHM
Full Width at Half Maximum: Halbwertsbreite
FWM
Four Wave Mixing: Vierwellenmischung
Dispersion Compensation Device:
dispersionskompensierendes Bauelement
Ge
Germanium
GeO2
Germanium-Oxid
Dispersion Compensating Fiber: dispersionskompensierende Faser
GFF
gewinngeführter Laser
GINTY
General Interferometric Analysis:
verallgemeinerte interferometrische Methode
CCDR
CVD
CW
Continuous Wave: Dauerstrich
CWDM
Coarse Wavelength Division Multiplex: Grobes Wellenlängenmultiplex
D2B
Domestic Digital Bus
DA
Dispersion Accommodation: Dispersions-Anpassung
DBFA
Double Band Fiber Amplifier: Faserverstärker für das
C- und das L-Band
DBR-Laser
DCD
DCF
DCM
Dispersion Compensation Module: dispersionskompensierendes Modul
GRIN
Graded Refractive Index: Gradientenindex
DFB-Laser
Distributed Feedback Laser: Laser mit verteilter
Rückkopplung
GZS
Accessible Emission Limit: Grenzwert der zugänglichen
Strahlung
DFF
Dispersion Flattened Fiber: dispersionsabgeflachte Faser
HCS-LWL
Hard Clad Silica-LWL: LWL mit hartem polymerem Mantel
DGD
Differential Group Delay: Differenzielle Gruppenlaufzeit
infolge PMD
HRL
High Return Loss
IEC
International Electrotechnical Commission
DIN
Deutsches Institut für Normung
IGL
indexgeführter Laser
DMD
Differential Mode Delay: Modenlaufzeitdifferenz
IM
Intensity Modulation: Intensitäts-Modulation
DML
Directly Modulated Laser: direkt modulierter Laser
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FiberConnect®
FiberTech®
FiberSwitch®
FiberSplit®
Abkürzung
Erklärung
InGaAs
Indium-Gallium-Arsenid
InGaAsP
IOC
ODFM
Optical Frequency Division Multiplex: Optisches FrequenzMultiplex
Indium-Gallium-Arsenid-Phosphit
ODF
Optical Distribution Frame
Integrated Optoelectronic Circuit: integrierte optoelektronische Schaltung
O/E
Optical to Electical Conversion: optisch-elektischer Wandler
OEIC
Opto Electronical Integrated Circuit
IP
Internet Protocol
O/E/O
IPA
Iso-Propyl-Alkohol
Optical to Electrical to Optical Conversion:
optisch-elektrisch-optischer Wandler
IR
Infrared: Infrarot
OFA
Optical Fiber Amplifier: Optischer Faserverstärker
ISDN
Integrated Service Digital Network: Dienste-integriertes
digitales Netz
OFL
Overfilled Launch: überfüllte Anregung
OLCR
Optical Low Coherence Reflectometry:
Reflektometer geringer Kohärenz
ISO
International Organization for Standardization
ITU
International Telecommunication Union
OH
Hydroxidion, negativ geladenes Ion im Wasser
ITU-T
ITU Telecommunication Sector
OLT
Optical Line Terminal
IVD
Inside Vapor Deposition
OM
Optischer Multiplexer
JME
Jones Matrix Eigenanalysis: Jones-Matrix-Eigenanalyse
ONU
Optical Network Unit
K-LWL
Kunststoff-Lichtwellenleiter
OP
Optical Preamplifier: optischer Vorverstärker
LAN
Local Area Network: lokales Netz
OPAL
Optische Abschlussleitung
Long Band: erweitertes Übertragungsband (1565 nm bis
1625 nm)
OPGW
Optical Ground Wire: optischer Erdungsleiter
ORD
Optical Reflection Discrimination
LD
Laser Diode: Laserdiode
ORL
Optical Return Loss: optische Rückflussdämpfung
LEAF
Large Effective Area Fiber: Faser mit großer effektiver
Fläche
ORR
Optical Rejection Ratio: optisches Signaltrennungsverhältnis
LED
Light Emitting Diode: Lumineszenzdiode
OSA
Optical Spectrum Analyser: Optischer Spektrumanalysator
LID
Light Injection and Detection
OSC
LP
Linearly Polarised: linear polarisiert
Optical Supervisory Channel: optischer Überwachungskanal
LSA
Least-Squares Averaging, Least-Squares Approximation:
Anpassung nach der Methode der kleinsten Quadrate
OSNR
Optical Signal to Noise Ratio: Optisches Signal-RauschVerhältnis
LWL
Lichtwellenleiter, Faser
OTDM
Optical Time Division Multiplex: Optisches Zeit-Multiplex
LWP
Low Water Peak: geringer Wasserpeak
OTDR
MAN
Metropolitan Area Network: Metronetz, Mittelbereichsnetz
Optical Time Domain Reflectometry: Optische Rückstreumesstechnik
Mbits/s
Maßeinheit für die Bitrate
OTN
Optical Transport Network
MCVD
Modified Chemical Vapor Deposition
OVD
MEMS
Micro Electro Mechanical System
Outside Vapor Deposition: außenseitige Dampfphasenabscheidung
MFD
Mode Field Diameter: Modenfelddurchmesser
OWG
Optical Waveguide: optischer Wellenleiter
MM
Multimode
OXC
Optical Cross Connect: Optischer Cross-Connect
MMF
Multimode-Faser
P
Ausfallwahrscheinlichkeit
MPE
Maximum Permissible Exposure: maximal zulässige
Bestrahlung
PAS
Profile Aligning System
PBG
Photonic Bandgap: photonische Bandlücke
MPI
Multipath Interference: Mehrweg-Interferenz
PC
Physical Contact: physikalischer Kontakt
MPI
Main Point of Interest: wichtiger Messpunkt
PCF
Polymer Cladded Fiber
MUX
Multiplexer
PCF
Photonic Crystal Fiber: photonische Kristallfaser
MZ
Mach-Zehnder
PCH
Prechirp
MZB
maximal zulässige Bestrahlung
PCM
Pulse Code Modulation
Not Applicable
PCS-LWL
Polymer-Cladded-Silica-LWL
NF
Near Field: Nahfeld
PCVD
Plasma Activated Chemical Vapor Deposition
NGN
Next Generation Network
PD
Photodiode
NIR
Near Infrared: nahes Infrarot
PDC
passiver Dispersionskompensator
NRZ
Non Return to Zero: ohne Rückkehr zu Null
PDF
NZDSF
Non-Zero Dispersion Shifted Fiber:
dispersionsverschobene Faser mit nichtverschwindender
Dispersion
Probability Density Function: WahrscheinlichkeitsDichtefunktion
PDFA
Praseodymium Doped Fiber Amplifier: praseodymiumdotierter Faserverstärker
OADM
Optical Add-Drop-Multiplexer: Optischer Add-DropMultiplexer
PDG
Polarization-Dependent Gain: polarisationsabhängige
Verstärkung
OB
Optical Booster
PDH
Plesiochrone Digitale Hierarchie
OC
Optical Carrier oder Optical Channel
PDL
OCDM
Optical Code Division Multiplex: Optisches Code-Multiplex
Polarization-Dependent Loss: polarisationsabhängige
Dämpfung
OCWR
Optical Continous Wave Reflectometer: GleichlichtReflektometer
PIN-Diode
Positivly-Intrinsic-Negativly Doped Diode
PLC
Planar Lightwave Circuit
Optischer Demultiplexer
PM
Polarization Maintaining: polarisationserhaltend
L-Band
NA
OD
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Grundlagen
297
Grundlagen
298
Abkürzungen
Abkürzung
Erklärung
STM
PMD
Polarization Mode Dispersion: Polarisationsmodendispersion
Synchronous Transport Module: Synchrones Transportmodul
STS
Synchronous Transport Signal
PMMA
Polymethylmethacrylat
TDFA
PMSMF
Polarization Maintaining Single Mode Fiber: polarisationserhaltende Singlemode-Faser
Thulium Doped Fiber Amplifier: thuliumdotierter Faserverstärker
TDM
Time Division Multiplex: Zeit-Multiplex
POF
Plastic Optical Fiber/Polymer Optical Fiber: Plastikfaser/
Polymerfaser
TINTY
Traditional Interferometry Analysis: traditionelle interferometrische Methode
PON
Passives Optisches Netz
TODC
POTDR
Polarization Optical Time-Domain Reflectometer: PMDMessgerät zur ortsaufgelösten Messung
Tunable Optical Dispersion Compensator:
abstimmbarer optischer Dispersionskompensator
TX
Transmitter: Sender
PSA
Poincaré Sphere Analysis: Analyse mit der Poincaréschen
Kugel
U
Ultra Long-Haul
UDWDM
Principal State of Polarization: Sind die beiden orthogonalen Schwingungszustände der Polarisation; Grundpolarisationszustände
Ultra-Dense Wavelength Division Multiplex:
Ultradichtes Wellenlängen-Multiplex
UMD
Uniform Mode Distribution: Modengleichverteilung
UV
Ultraviolett
P-t-MP
Point-to-Multi-Point
V
Very Long-Haul
P-t-P
Point-to-Point
VAD
QDST
quarternäre dispersionsunterstützte Übertragung
Vapor Phase Axial Deposition: axiale Dampfphasenabscheidung
QoS
Quality of Service
VCSEL
RBW
Resolution Bandwidth: Auflösungsbandbreite
Vertical Cavity Surface Emitting Laser: oberflächenemittierender Laser
RC
Reduced Cladding: reduzierter Manteldurchmesser
VCSOA
vertical strahlender Halbleiterverstärker
RDS
Relative Dispersion Slope: relative Steigung
VOA
RFA
Raman Fiber Amplifier: Raman-Faserverstärker
Variable Optical Attenuator: variables optisches Dämpfungsglied
RIN
Relative Intensity Noise: relatives Intensitätsrauschen
VSR
Very Short Reach
RML
Restricted Mode Launch: modenbegrenzte Einkopplung
WAN
Wide Area Network: Fernbereichsnetz
RMS
Root Mean Square: quadratischer Mittelwert
WDM
Wavelength Division Multiplex: Wellenlängen-Multiplex
RNF
Refracted Nearfield Method: Strahlenbrechungsmethode
WFC
ROADM
Rekonfigurierbarer optischer Add/Drop-Multiplexer
Wavelength Flattened Coupler: wellenlängenabgeflachter
Koppler
RX
Receiver: Empfänger
WG
Waveguide: Wellenleiter
RZ
Return to Zero
WIC
SAN
Storage Area Network: Speichernetzwerk
Wavelength Independent Coupler: wellenlängenunabhängiger Koppler
S-Band
Short Band: Übertragungsband für geringe Wellenlängen
(1460 nm bis 1530 nm)
WWDM
Wideband Wavelength Division Multiplex
XPM
Cross-phase Modulation: Kreuzphasenmodulation
SBS
Stimulated Brillouin Scattering: stimulierte BrillouinStreuung
ZWP
Zero-Water-Peak: verschwindender Wasserpeak
SDH
Synchronous Digital Hierarchy: Synchrone Digitale
Hierarchie
SDM
Space Division Multiplex: Raum-Multiplex
SERCOS
Serial Realtime Communication System
SFF
Small-Form-Factor: LWL-Steckverbinder mit reduziertem
Querschnitt
Si
Silizium
SI
Stufenindex
SiO2
Silizium-Oxid
SLA
Semiconductor Laser Amplifier: Halbleiterverstärker
SLED
Super-Lumineszenzdiode
SLM
Single-longitudinal Mode Laser
SM
Singlemode
SMF
Singlemode-Faser
SMSR
Side Mode Suppression Ratio
SNR
Signal-to-Noise-Ratio: Signal-zu-Rausch-Verhältnis
SOA
Semiconductor Optical Amplifier: Halbleiter-Laserverstärker
SONET
Sychronous Optical Network: Synchrones optisches Netz
SOP
State of Polarization: Polarisationszustand
SPE
Auswertung der Stokesschen Parameter
SPM
Self Phase Modulation: Selbstphasen-Modulation
SRS
Stimulated Raman Scattering: Stimulierte Raman-Streuung
SSC
Standard Singlemode Coupler: Standard-SinglemodeKoppler
SSMF
Standard Singlemode Fiber: Standard-Singlemode-Faser
PSP
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Grundlagen
Abkürzungen
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