Was ist der typische Kerndurchmesser einer Singlemode-Glasfaser?

Im Bereich der modernen Telekommunikation bilden Singlemode-Glasfasern das Rückgrat der Hochgeschwindigkeits-Datenübertragung über große Entfernungen. Als Lieferant von Singlemode-Lichtwellenleitern werde ich oft nach dem typischen Kerndurchmesser dieser wesentlichen Komponenten gefragt. In diesem Blog werde ich mich mit den Details der Kerndurchmesser von Singlemode-Glasfasern, ihrer Bedeutung und ihren Unterschieden zwischen verschiedenen Fasertypen befassen.

Grundlegendes zu optischen Single-Mode-Fasern

Singlemode-Lichtwellenleiter sind für die Übertragung von Licht auf einem einzelnen Pfad oder Modus ausgelegt. Im Gegensatz zu Multimode-Fasern, die die gleichzeitige Ausbreitung mehrerer Lichtwege ermöglichen, bieten Singlemode-Fasern eine geringere Dämpfung und eine höhere Bandbreite, was sie ideal für Fernkommunikationsnetzwerke macht, wie sie beispielsweise in der Telekommunikation, in Rechenzentren und im Kabelfernsehen verwendet werden.

Der Kern einer optischen Faser ist der zentrale Bereich, durch den Licht wandert. Der Mantel, der den Kern umgibt, hat einen niedrigeren Brechungsindex, wodurch das Licht durch Totalreflexion im Kern eingeschlossen wird. Der Kerndurchmesser spielt eine entscheidende Rolle bei der Bestimmung der optischen Eigenschaften der Faser, einschließlich ihres Modenfelddurchmessers, ihrer Grenzwellenlänge und ihres Biegeverlusts.

Typischer Kerndurchmesser von Singlemode-Lichtwellenleitern

Der gebräuchlichste Kerndurchmesser für Singlemode-Lichtwellenleiter beträgt 9 Mikrometer (μm). Aufgrund seiner hervorragenden Leistungsmerkmale hat dieser Standard in der Branche breite Akzeptanz gefunden. Ein Kerndurchmesser von 9 μm ermöglicht eine effiziente Single-Mode-Ausbreitung von Licht bei Wellenlängen, die üblicherweise in der Telekommunikation verwendet werden, wie z. B. 1310 nm und 1550 nm.

Bei diesen Wellenlängen stellt der Kerndurchmesser von 9 μm sicher, dass sich nur die Grundmode des Lichts durch die Faser ausbreiten kann, wodurch Streuung und Dämpfung minimiert werden. Unter Dispersion versteht man die Ausbreitung von Lichtimpulsen auf ihrem Weg durch die Faser, was die Datenübertragungsrate begrenzen kann. Unter Dämpfung hingegen versteht man den Verlust der Lichtintensität über die Entfernung, der sich auf die Signalstärke und -qualität auswirkt.

Faktoren, die den Kerndurchmesser beeinflussen

Während 9 μm der typische Kerndurchmesser für Singlemode-Fasern ist, gibt es mehrere Faktoren, die die Wahl des Kerndurchmessers für bestimmte Anwendungen beeinflussen können.

Betriebswellenlänge

Die Wellenlänge des zur Übertragung verwendeten Lichts ist einer der Hauptfaktoren, die den Kerndurchmesser beeinflussen. Unterschiedliche Wellenlängen erfordern unterschiedliche Kerndurchmesser, um die Ausbreitung einer Einzelmode sicherzustellen. Beispielsweise kann bei kürzeren Wellenlängen ein kleinerer Kerndurchmesser erforderlich sein, um den Single-Mode-Betrieb zu unterstützen. Umgekehrt kann bei längeren Wellenlängen ein etwas größerer Kerndurchmesser akzeptabel sein.

Bandbreitenanforderungen

Anwendungen mit höherer Bandbreite erfordern möglicherweise eine genauere Steuerung des Kerndurchmessers, um die Streuung zu minimieren. Ein kleinerer Kerndurchmesser kann dazu beitragen, die chromatische Dispersion zu reduzieren, die durch die unterschiedlichen Ausbreitungsgeschwindigkeiten verschiedener Lichtwellenlängen innerhalb der Faser verursacht wird. Dies ist besonders wichtig für die Hochgeschwindigkeits-Datenübertragung über große Entfernungen.

Biegeempfindlichkeit

Einige Anwendungen, wie beispielsweise die Verkabelung in Gebäuden oder Fiber-to-the-Home-Installationen (FTTH), erfordern Fasern, die weniger empfindlich auf Biegung reagieren. In diesen Fällen können Fasern mit einer größeren wirksamen Fläche oder einem speziellen biegeunempfindlichen Design verwendet werden. Zum Beispiel dieG.657.a2 Biegeunempfindliche Singlemode-FaserUndG.657.a1 Biegeunempfindliche Singlemode-Fasersind so konzipiert, dass auch beim Biegen mit kleinen Radien nur geringe Biegeverluste auftreten. Um diese Leistung zu erzielen, können diese Fasern im Vergleich zu Standard-Singlemode-Fasern geringfügig andere Kerndurchmesser oder Brechungsindexprofile aufweisen.

Verschiedene Arten von optischen Singlemode-Fasern und ihre Kerndurchmesser

Es gibt mehrere internationale Standards für Singlemode-Lichtwellenleiter, von denen jeder seine eigenen spezifischen Eigenschaften und Anforderungen an den Kerndurchmesser hat.

G.652-Faser

Die G.652-Faser, auch als Standard-Singlemode-Faser bekannt, ist der am weitesten verbreitete Typ von Singlemode-Fasern. Es hat einen Kerndurchmesser von etwa 9 μm und ist für den Betrieb bei Wellenlängen von 1310 nm und 1550 nm optimiert. DerG.652d Nichtdispersionsverschobene Singlemode-Faser mit niedrigem Wasserpeakist eine Variante der G.652-Faser mit einem niedrigen Wasserpeak, der die Dämpfung im Wellenlängenbereich von 1380–1420 nm reduziert und so eine größere Bandbreite ermöglicht.

G.655-Faser

Die G.655-Faser ist eine Dispersionsfaser, die darauf ausgelegt ist, die chromatische Dispersion bei der Wellenlänge von 1550 nm zu minimieren. Typischerweise hat sie einen Kerndurchmesser ähnlich dem der G.652-Faser (ca. 9 μm), jedoch mit einem anderen Brechungsindexprofil, um eine Dispersionskompensation zu erreichen.

G.657-Faser

Die G.657-Faser ist eine biegeunempfindliche Singlemode-Faser, die für den Einsatz in Zugangsnetzen wie FTTH entwickelt wurde. Wie bereits erwähnt, ist dieG.657.a2 Biegeunempfindliche Singlemode-FaserUndG.657.a1 Biegeunempfindliche Singlemode-Fasersind Teil der G.657-Familie. Diese Fasern können Kerndurchmesser haben, die für geringe Biegeverluste optimiert sind und gleichzeitig den Single-Mode-Betrieb aufrechterhalten.

Bedeutung des Kerndurchmessers bei der Faserauswahl

Bei der Auswahl einer Singlemode-Glasfaser für eine bestimmte Anwendung ist der Kerndurchmesser ein wichtiger Gesichtspunkt. Eine Faser mit dem entsprechenden Kerndurchmesser sorgt für eine effiziente Lichtausbreitung, geringe Streuung und minimale Dämpfung, die für eine qualitativ hochwertige Datenübertragung unerlässlich sind.

Für Ferntelekommunikationsnetze, in denen eine Hochgeschwindigkeits-Datenübertragung über große Entfernungen erforderlich ist, ist eine standardmäßige Singlemode-Faser mit 9 μm Kerndurchmesser, wie die G.652-Faser, oft die bevorzugte Wahl. Andererseits ist für Anwendungen in Gebäuden oder Zugangsnetzwerken, bei denen die Biegeempfindlichkeit ein Problem darstellt, eine biegeunempfindliche Faser wie die G.657-Faser möglicherweise besser geeignet.

Abschluss

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass der typische Kerndurchmesser von Singlemode-Lichtwellenleitern 9 Mikrometer beträgt, was für die meisten Telekommunikationsanwendungen eine hervorragende Leistung bietet. Verschiedene Arten von Singlemode-Fasern, beispielsweise solche, die für bestimmte Wellenlängen oder mit besonderen biegeunempfindlichen Eigenschaften entwickelt wurden, können jedoch leicht unterschiedliche Kerndurchmesser oder Brechungsindexprofile aufweisen.

Als Lieferant von Singlemode-Lichtwellenleitern bieten wir eine breite Produktpalette an, um den vielfältigen Bedürfnissen unserer Kunden gerecht zu werden. Ganz gleich, ob Sie ein Fernkommunikationsnetz, ein Rechenzentrum oder ein Zugangsnetz aufbauen, wir können Ihnen die richtige Glasfaser für Ihre Anwendung liefern. Wenn Sie mehr über unsere Singlemode-Lichtwellenleiter erfahren möchten oder Ihre spezifischen Anforderungen besprechen möchten, können Sie uns gerne für ein Beschaffungsgespräch kontaktieren.

Referenzen

• ITU-T-Empfehlungen G.652, G.655 und G.657 für Singlemode-Glasfasern.
• Optische Faserkommunikationssysteme von Govind P. Agrawal.