Brechzahl In einem optischen Medium (beispielsweise Glas) ist die Lichtgeschwindigkeit niedriger als im Vakuum. Die Brechzahl gibt den Faktor an.

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1 Fachbegriffe der Lichtwellenleitertechnik Richard Strauss-Straße 39 Brechzahl In einem optischen Medium (beispielsweise Glas) ist die Lichtgeschwindigkeit niedriger als im Vakuum. Die Brechzahl gibt den Faktor an. Core Der optische Faserkern. Cladding Mantel um den Faserkern. Er besteht aus dem gleichen Material wie der Kern, hat aber eine andere Brechzahl, damit das Licht in den Kern zurückreflektiert wird. Ferrule Ein hochpräzise gefertigtes Führungsröhrchen aus Keramik, Metall oder Kunststoff das die Faser in den Steckverbindern aufnimmt. Akzeptanzwinkel (acceptance angle) Maximaler Winkel mit dem Licht in den Faserkern eingekoppelt werden kann. numerische Apertur Beschreibt den Zusammenhang der Brechzahlen von Core(n1) und Cladding(n2). NA = (n1² - n2²) Moden Bezeichnen die Wege, denen das Licht entlang der Glasfaser folgen kann. Vereinfachend können Moden auch als Lichtstrahlen betrachtet werden. Multimode Viele Moden sind an der Übertragung beteiligt. Das eingestrahlte Licht wird am Cladding in den Faserkern zurückreflektiert. Bei diesem Fasertyp spielt die Modendispersion eine wichtige Rolle. In Europa sind Fasern mit 50µm Kerndurchmesser gebräuchlich, in den USA werden 62,5µm Fasern bevorzugt. Multimodefasern sind in unterschiedlichen Güten und Optimierungen erhältlich. Sie sind relativ kostengünstig in der Herstellung und werden hauptsächlich bei einer Wellenlänge von 850nm betrieben. Als Lichtquelle kommen LEDs und Laser zum Einsatz. Multimodefasern kommen meist bei lokalen und Campusnetzen zur Anwendung. Singlemode Im Gegensatz zur Multimodefaser wird hier nur ein Modus für die Übertragung genutzt, die sich gradlinig entlang des Faserkerns ausbreitet. Durch das Wegfallen von Reflexionen spielt die Modendispersion keine Rolle und es kommt nur die chromatische Dispersion zum Tragen. Mit Singlemodefasern sind weitaus größere Übertragungslängen zu erreichen. Da sie mit nur 9µm Kerndurchmesser gefertigt werden, sind sie aufwändig in der Herstellung und werden ausschließlich mit Lasern betrieben. Aufgrund der hohen Systemkosten, kommen sie hauptsächlich bei Weitverkehrsverbindungen zum Einsatz. Dispersion Dispersionen führen durch unterschiedliche Laufzeiten in der Faser zu einer Impulsverbreiterung an der Empfängerseite. Im Extremfall verbreitern sich die Impulse so stark, dass sie sich überlagern. Eine Datenübertragung wird dann unmöglich weil der Empfänger nicht mehr zwischen Einzelimpulsen unterscheiden kann.

2 Modendispersion Aufgrund des großen Akzeptanzwinkels von Multimodefasern breiten sich die Moden in unterschiedlichen Winkeln im Faserkern aus. Sie werden unterschiedlich oft reflektiert, weshalb es zu unterschiedlich langen Wegstrecken in der Faser kommt. Bei Singlemodefasern kommt dieses Problem nicht zum Tragen. Chromatische Dispersion Unterschiedliche Wellenlängen breiten sich in der Glasfaser verschieden schnell aus. Der Effekt ist umso geringer je kleiner die Spektralbreite der Lichtquelle ist. Gradientenindexprofilfaser Moderne Multimodefasern werden in dieser Bauart hergestellt um der Modendispersion entgegen zu wirken. Hierbei nimmt die optische Dichte (Brechzahl) vom Kern nach außen kontinuierlich ab. Damit wird erreicht, dass sich die Moden in den äußeren Bereichen der Faser schneller ausbreiten als in Kernnähe. Die Impulsverbreiterung durch die häufigeren Reflexionen der äußeren Moden wird dadurch reduziert. Stufenindexprofilfaser Singlemodefasern werden in dieser Bauform hergestellt. Im Gegensatz zum Gradientenindexprofil gibt es nur eine Abstufung der Brechzahl zwischen Kern und Mantel. Da sich im kleinen Kern nur ein Modus ausbreiten kann, die parallel zu Mittelachse der Faser verläuft, tritt die Modendispersion hier nicht auf. ZDW - Zero Dispersion Wavelength Bei einer Wellenlänge von 1310nm ist der Einfluss der chromatischen Dispersion am geringsten. DSF - Dispersion Shifted Fiber Bei diesen Singlemodefasern ist der Bereich der Zero Dispersion Wavelength mittels Dotierung bei der Herstellung auf 1550nm verlegt worden. Bei dieser Wellenlänge liegt die günstigste Dämpfung. NZDSF - NonZero-DSF Bei Singlemodefasern dieses Typs ist die ZDW auf 1510nm oder 1580nm verschoben. Störende Einflüsse, wie beispielsweise die Vierwellenmischung, können so bei WDM-Systemen vermieden werden. FWM FourWaveMixing Die Vierwellenmischung ist ein Effekt bei dem durch Interferenzen unterschiedlicher Wellenlängen, Licht mit einer neuen Wellenlänge entsteht. Besonders störend wirkt sich dies bei WDM Systemen aus. Bandbreitenlängenprodukt (BLP) in MHz*km Gibt an wie hoch die Impulsfrequenz bei einer Länge von einem Kilometer sein kann und ist ein wesentliches Merkmal für die Qualität eines Lichtwellenleiters. Beispiel: Bei BLP = 1000 MHz*km beträgt die maximal erreichbare Länge bei 1000MHz 1km. Bei einer Kabellänge von nur 500m kann bei gleicher Faser auch mit einer Impulsfrequenz von 2000MHz gearbeitet werden. Sollen 2000m überbrückt werden, muss die Impulsfrequenz entsprechend auf 500MHz verringert werden. Gebräuchliche Übertragungsarten 850nm 1310nm 1550nm 100Mbit/s 100BASE-SX 100BASE-FX 1Gbit/s 1000BASE-SX 1000BASE-LX - 10GBASE-LX4 mit WDM 10Gbit/s 10GBASE-SR 10GBASE-LR 10GBASE-ER 10GBASE-LW 10GBASE-EW

3 LED Light Emitting Diode Licht emittierende Dioden arbeiten mit einer Wellenlänge von 850nm, sind sehr preisgünstig und kommen bei Multimodeanwendungen bis 100Mbit/s zum Einsatz. Sie senden einen relativ breiten Lichtstrahl aus, der die ganze Faser ausleuchtet. VCSEL Vertical Cavity Surface Emitting Laser Diese kostengünstigen Laser mit geringer Stromaufnahme arbeiten mit Wellenlängen von 850nm oder 1310nm. Sie senden einen schmalen Lichtstrahl aus, haben geringe Schaltzeiten und benötigen keine aufwändige Optik zum Einkoppeln des Lichtes in die Faser. Sie kommen bei Multimodeanwendungen bis 10Gbit/s zum Einsatz. FP Laser Fabry-Perot Laser kommen bei Singlemodeübertragungen zur Anwendung. Sie arbeiten mit Wellenlängen von 1310nm und 1550nm und emittieren einen sehr schmalen Lichtstrahl mit hoher Leistung, wodurch große Reichweiten ermöglicht werden. Spektralbreite Lichtquellen strahlen auf mehren Wellenlängen ab. Die Spektralbreite gibt an wie schmal- oder breitbandig eine Lichtquelle ist. Laser sind wesentlich schmalbandiger als LEDs. OFL Overfilled Launch Messmethode zur Bandbreitenmessung mit LED als Lichtquelle. Alle Moden werden angeregt. Diese Methode wird für Systeme mit MBit/s angewendet. RML Restricted Mode Launch Messmethode zur Bandbreitenmessung mit Laser als Lichtquelle. Hier werden nur wenige Moden angeregt. Bei Systemen mit 1 GBit/s kommt diese Methode zur Anwendung. DMD Differential Mode Delay Bei Lasereinstrahlung in eine Gradientenindex-Multimodefaser kommt es durch fertigungsbedingte Toleranzen der Brechzahlen zu Laufzeitunterschieden der einzelnen Moden. Die Impulse werden breiter und flacher. Im Testverfahren zur Zertifizierung von OM3-Fasern für 10GBit/s bis 300m Reichweite werden DMD-Messungen an verschiedenen Einstrahlpunkten vorgenommen. OTDR Optical Time Domain Reflectometry Die optische Reflektometrie ist ein Messverfahren, dass Rückschlüsse auf Fehlerstellen in Lichtwellenleiterstrecken zulässt. Mit einem entsprechenden Messgerät werden Lichtimpulse in die Faser eingekoppelt, der Dämpfungsverlauf der Reflexion gemessen und grafisch dargestellt. Anhand der Darstellung lässt sich die Position und Art der Störung feststellen. minembc Calculated minimum Effective Modal Bandwidth Um eine genauere Spezifizierung von laseroptimierten Multimodefasern (beispielsweise OM3e) für 10Gbit/s vornehmen zu können wurden neue Messmethoden erforderlich. Bei minembc wird von 10 standardisierten VCSELs das Bandbreitenlängenprodukt ermittelt und der schlechteste Wert angegeben. Dadurch kann garantiert werden, dass die angegebenen Werte mit allen standardkonformen VCSELs erreicht werden. WDM - Wavelength Division Multiplex Wellenlängenmultiplex ist ein Übertragungsverfahren, bei dem mehrere Signale mit verschiedenen Wellenlängen gleichzeitig über einen Lichtwellenleiter übertragen und durch wellenlängenabhängige Filter wieder getrennt werden.

4 Fasertypen Gebräuchliche Fasern sind OM1, OM1e, OM2, OM2e, OM3, OM3e, OS1. Daten siehe beiliegende Tabelle Linklänge Bezeichnet die überbrückbare Entfernung von einem aktiven Gerät zum nächsten. Linkklassen In Anlehnung an die Klassen der Kupferverkabelung gibt es auch für Lichtwellenleiter solche Klassifizierungen. Unterschieden werden drei Klassen, die sich an der minimal erreichbaren Linklänge orientieren: OF 300, OF 500 und OF 2000 maximale Channeldämpfung (db) Channel Multimode Singlemode 850nm 1300nm 1310nm 1550nm OF300 2,55 1,95 1,80 1,80 OF500 3,25 2,25 2,00 2,00 OF2000 8,50 4,50 3,50 3,50 OM1 OM1e OM2 OM2e OM3 OM3e OS1 100BASE-SX OF BASE-FX OF BASE-SX - OF BASE-LX OF500 OF2000 OF500 OF GBASE-SR - OF300 OF500-10GBASE-LX4 OF300 OF500 OF300 10GBASE-LR 10GBASE-LW OF GBASE-ER 10GBASE-EW Dämpfung Verringerung der optischen Signalleistung durch Störeinflüsse wie Verunreinigung, Streuung und Steckverbindungen. Die Dämpfung in Lichtwellenleitern ist auch von der Wellenlänge und der Leitungslänge abhängig. InsertionLoss (IL) Einfügedämpfung Mit jedem Einfügen einer Verbindung (Stecker, Spleiß) in eine Lichtwellenleitung entsteht an der Verbindungsstelle eine Dämpfung durch geringfügige Abweichungen der Kernposition in der Ferrule (Exzentrizität). Diese wird Einfügedämpfung genannt. ReturnLoss (RL) Rückflussdämpfung In Lichtwellenleiterkabeln kommt es durch Unregelmäßigkeiten bei der Herstellung, Spleiß- und Steckverbindungen zu Reflexionen des eingestrahlten Lichtes. Starke Reflexionen wirken sich negativ auf die Übertragung aus. Die Rückflussdämpfung gibt das Verhältnis der eingestrahlten Energie zur reflektierten Energie an. Ein hoher Wert ist vorteilhaft.

5 Gerader Schliff Die Faserenden eines Lichtwellenleiters werden geschliffen und poliert um möglichst geringe Dämpfungswerte zu erzielen. Bei dieser Ausführung ist zwischen den Faserenden ein Luftspalt, was den Vorteil der verschleißfreien Steckverbindung mit sich bringt. Nachteilig ist die niedrige Rückfluss- und hohe Einfügedämpfung. PC Physical Contact Beim PC-Schliff werden die Faserenden leicht ballig ausgearbeitet, so dass sich die Fasern bei der Verbindung berühren. Dies führt gegenüber dem graden Schliff mit Luftspalt zu verbesserten Werten für Insertation- und Returnloss. APC Angled Physical Contact Bei dieser Schleifart wird zusätzlich zum PC noch eine Schrägung mit 8 eingeschliffen. Die Abwinklung bewirkt das Ausstrahlen des von der Kontaktfläche reflektierten Lichtes aus der Faser, wodurch die Rückflussdämpfung erhöht wird. Tuning Um die Einfügedämpfung von Steckverbindungen zu verringern muss die Kernexzentrizität minimiert werden. Dies geschieht durch festlegen eines Quadranten der Ferrule in dem der Kern liegen muss. Tunebare Stecker haben die Möglichkeit die Ferrule in 90 Schritten zu drehen. Werden zwei getunete Stecker miteinander verbunden ist die Abweichung der Kernposition in den Ferrulen weit niedriger als bei ungetuneten Steckern. Duplexierbarkeit Darunter versteht man die Möglichkeit zwei Steckverbinder mittels Klammer zu verbinden.dies vereinfacht die Installation und beugt einer Verwechslung der Anschlüsse vor. Multifiber Einige Steckertypen sind für die Aufnahme mehrerer Fasern zugleich geeignet. Dazu zählen beispielsweise der MT-RJ und der MPO-Stecker. Siehe beiliegende Tabelle Richard Strauss-Straße 39 Kodierung Einige Steckertypen sind durch mechanische oder farbliche Kennzeichnung gegen Verwechslung gesichert. Bei der mechanischen Kodierung ist eine Fehlsteckung nicht möglich. SmallFormFactor - SFF So werden kleine Steckverbinder bezeichnet, die eine hohe Packungsdichte erlauben. Sie haben Ferrulen mit nur 1,25mm Durchmesser gegenüber 2,5mm bei normalen Steckern und erlauben die doppelte Anzahl Verbindungen bei gleichem Platzbedarf. Ein typischer Vertreter dieser Art ist der LC-Stecker. Siehe beiliegende Tabelle

6 GBIC GigaBit Interface Converter Einschubmodule, die Gigabitanbindungen mit Kupferkabeln oder Lichtwellenleitern zur Verfügung stellen. Viele aktive Netzwerkkomponenten (Switches, Netzwerkkarten) verfügen über Schnittstellen für GBICs. Es muss bei einem Wechsel des Übertragungsmediums nicht die ganze Komponente, sondern nur der GBIC ausgetauscht werden. MiniGBIC Miniaturisierte Ausführung der GBICs. Erlaubt eine höhere Packungsdichte, da LC-Steckverbinder zum Einsatz kommen. SFP Small Formfactor Pluggable Andere Bezeichnung für MiniGBIC. XFP 10 Gigabit Small Form Factor Pluggable 10Gbit/s Variante der MiniGBICs mit etwas längerer Bauform. Spleißen Das Verschmelzen zweier Glasfasern. Mittels eines Lichtbogenspleißgerätes werden die beiden Faserenden hochpräzise und dauerhaft miteinander verbunden. MCP Mode Conditioning Patchcord Wenn Laserlicht mit 1310nm Wellenlänge in Mutlimodefasern eingekoppelt kommt der DMD-Effekt stark zum Tragen. Um das zu umgehen und damit größere Reichweiten zu erzielen werden häufig MCPs eingesetzt. Dabei wird ein kurzes Stück Singlemodefaser das versetzt an die Multimodefaser gespleißt wurde an die Senderseite angeschlossen. Pigtail Kurzes Stück eines Lichwellenleiters mit fertig konfektioniertem Stecker auf einer Seite. Wird in Spleißkassetten mit dem Verlegekabel verbunden, der Stecker wird von der Rückseite auf das Patchpanel gesteckt.

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