Lichtwellen- leitertechnik

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Fibel der
...für messbaren Erfolg !
Lichtwellenleitertechnik
BEHAcom ®
BEHAcom ® Messkoffer 4
®
Messgeräteset mit Multimeter (Hexagon 340), Lichtquelle
850 nm SLS-115-T und Leistungspegelmessgerät OPM-115-T
für ST-Steckverbindung.
Für das Multimeter ist zusätzlich noch eine Software mit
Schnittstellenkabel erhältlich.
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CH. BEHA GmbH • In den Engematten 14 • 79286 Glottertal/Germany
Tel.: +49 (0) 76 84/80 09 - 0 • Fax: +49 (0) 76 84/80 09 - 410 • internet: www.beha.com
Vorwort
Die BEHA-Gruppe ist seit einigen Jahren auch im Marktsegment Datennetzwerktechnik tätig. Wir möchten uns als führendes Unternehmen für Mess- und Prüfgeräte den aktuellen Marktforderungen der
Telekommunikation und Informationstechnik noch stärker zuwenden.
Die gewaltigen Fortschritte in der Mikroelektronik sowie die optische
Nachrichtenübertragung haben eine Revolution in der Fernmeldetechnik in Gang gesetzt. Nach dem Industriezeitalter stehen wir nun
mitten im Kommunikationszeitalter, das ganz globale Veränderungen
mit sich gebracht hat. Kommunikation ist heute die unverzichtbare
Voraussetzung für das Funktionieren aller Organisationen und der
täglichen Abläufe in der Wirtschaft und Gesellschaft. Multimedia und
Datenautobahnen bilden das Netzwerk für die weltumspannende und
permanent verfügbare Information.
In dieser hochinteressanten Welt der Kommunikation wollen wir unser bewährtes Know-how einbringen und mit erfahrenen Profis auf
dem Gebiet der Lichtwellen- und Datennetzwerktechnik ein abgerundetes Liefersortiment an Messgeräten und Dienstleistungen für Sie
bereitstellen. Im Vordergrund sollen dabei immer die Anforderungen
des Marktes stehen, die wir mit kreativen Lösungen und einwandfreier Qualität bedienen möchten.
Unsere kleine Messfibel soll Ihnen bei Ihrer täglichen Arbeit ein wertvolles Nachschlagewerk und Hilfsmittel sein.
Für positive Kritik und Anregungen an diesem Werk sind wir jederzeit dankbar.
Bitte wenden Sie sich dazu an unsere Hotline:
Telefon: 0 76 84/80 09 - 429
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0
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Meine persönlichen Daten
Name:
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Reisepass-Nr.:
Blutgruppe:
Sonstiges:
Privat
5 Wohnort:
Straße:
6 Telefon:
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Dienstlich
Ort:
8 Straße:
Telefon:
9
Im Notfall bitte benachrichtigen
10
Herrn/Frau:
Telefon:
11
12
13 4
5
2003
2004
2005
1 Einführung in die
1 Lichtwellenleiter (LWL)-Technik
9
1.1
1.2
1.3
1.3.1
1.3.2
1.3.3
1.4
1.5
9
10
11
11
11
11
12
12
Geschichte der Nachrichtenübertragung
Vergleich von Kupfer- und Lichtwellenleitern
Vorteile der optischen Übertragungstechnik
Mechanische Vorteile
Übertragungstechnische Vorteile
Wirtschaftliche Vorteile
Nachteile
Anwendungs- und Einsatzgebiete
2 Strahlenoptische Betrachtungen
2.1
2.2
2.2.1
2.2.2
2.2.3
Grundlagen
Grundbegriffe
Brechung
Reflexion
Totalreflexion
3 Lichtwellenleiter (LWL)
3.1
3.1.1
3.1.2
3.1.3
3.2
3.2.1
3.2.2
3.2.3
6
Aufbau und Arbeitsweise
Multimodefaser
Singlemodefaser
Multimodestufenfaser
Optische Eigenschaften einer Glasfaser
Numerische Apertur
Dämpfung
Dispersion
13
13
16
16
16
16
17
17
18
19
19
20
20
21
22
4 Lichtwellenleiter-Kabel
4.1
4.1.1
4.2
4.3
4.4
4.5
4.6
4.7
Herstellungsverfahren von Fasern
Mögliche Fehlerquellen in LWL-Kabeln
Anforderungen
Aufbau von LWL-Kabeln
Allgemeine Daten eines Lichtwellenleiters
Kabelkurzzeichen nach DIN VDE 0888, Teil 3
Übersichtstabelle von verschiedenen Fasertypen
Vergleich zweier Fernkabel
23
23
23
24
24
25
26
27
28
5 Baugruppen u. Komponenten von LWL-Netzen 28
5.1
5.1.1
5.1.2
5.1.3
5.2
5.3
5.3.1
5.3.2
Sende- und Empfangsbausteine
Optische Sender
Optische Empfänger
Leistungsspektrum einer Lichtquelle
Optische Übertragungssysteme
Verbindungstechnik
Stecker - lösbare Verbindung
Fingerspleiß - bedingt lösbare Verbindung
5.3.3 Schmelzspleiß - unlösbare Verbindung
6 LWL-Strecken
6.1
6.2
6.2.1
6.3
Planung
Leistungsbilanz oder Dämpfungsbilanz
Berechnungsbeispiel
Einige Verlegungshinweise
28
28
28
29
30
31
32
33
33
34
34
35
35
37
7
7 Messungen an LWL-Netzen
7.1
7.2
7.3
7.4
7.5
Dämpfung, lokaler Dämpfungsverlauf
Durchführung der Einfügedämpfungsmessung nach
IEC 61300-3-4
Rückstreumessung - OTDR
LWL-Telefon
Fasertestgerät
37
38
39
40
42
42
8 BEHAcom - Produktinformation
43
9 Anhang
46
9.1
9.2
9.3
Unfallverhütungsvorschrift bzgl. Laserstrahlung
Technische Formeln
Hinweise auf Normen
46
48
49
Beratungsservice
50
Glossar
52
Produktlinien der Ch. BEHA GmbH
57
Stichwortregister
60
8
1 Einführung in die LWL-Technik
1.1 Geschichte der Nachrichtenübertragung
Die Nachrichtenübertragung mit Lichtwellenleitern ist schon sehr
lange bekannt. Am Anfang wurde z.B. über Sonnenspiegel und Lampen ein Signal über weite Strecken gesandt (z.B. Signalfeuer, Rauchzeichen, Morse- und Signallampen). Die technische Entwicklung war
jedoch wegen der begrenzten und zeitlich sehr schwankenden Transparenz des Mediums Luft (Nebel, Regen usw.) auf verhältnismäßig
kurze Entfernungen beschränkt.
Anfang der 70er Jahre stellte die Firma Corning Glass in den USA mit
Hilfe von reinem Glas die ersten Lichtwellenleiter her. Zuerst wurden
Lichtwellenleiter nur in Versuchsstrecken eingesetzt, wo sie sich bewährten. Mitte der 70er Jahre kamen sie zum praktischen Einsatz.
Der Begriff „Lichtwellenleiter (LWL)“ wird für alle Glasfasern und
Kunststofffasern verwendet, die zur optischen Informationsübertragung eingesetzt werden. Im Gegensatz hierzu bezeichnet der Begriff
„Lichtleiter“ Fasern, die zur Beleuchtung dienen, beispielsweise bei
Mikroskopen und Dekoration.
Die Übertragungstechnik durchläuft eine ähnliche Entwicklung wie
bei Computern. Immer schneller, immer mehr, immer billiger und
immer weitere Übertragungsdistanzen. Heute gilt im Bereich der Medien das Thema Multimedia als Favorit unter den Zukunftstrends.
Glasfaserkabel bieten die notwendige Bandbreite, um z.B. bewegte
Bilder in Echtzeit zu übertragen – ihr entscheidender Vorteil bei Videokonferenzen oder Multimedia-Anwendungen. Dies führt heute zu
höchsten Zuwachsraten im Bereich der Multimode-Glasfaser-Verkabelung.
9
Häufig werden z.B Rechner sowie Mess- und Regeltechnik in elektromagnetisch verseuchter Umgebung installiert, die dann durch unternehmensweite Datennetze miteinander verbunden sind.
Diese Probleme lassen sich meist nur mit der optischen Übertragungstechnik aus der Welt schaffen und haben somit die herkömmlichen Verfahren über elektrische Kabel immer mehr verdrängt.
1.2 Vergleich von Kupfer- und Lichtwellenleiter
Die Vorteile faseroptischer Systeme gegenüber elektrischen Systemen liegen vor allem in der niedrigeren Dämpfung und der hohen
Bandbreite. Unter der Bandbreite versteht man den Frequenzbereich,
der für die Datenübertragung zur Verfügung steht. Weiter gibt es das
Bandbreite-Länge-Produkt, welches die maximale Entfernung - in
Abhängigkeit von der Datenrate - angibt, mit der über eine Faser
übertragen werden kann. Üblich ist eine Angabe in MHz x km oder
Mbit/s x km. Bei hohen Übertragungsraten schränkt meist das
Bandbreite-Länge-Produkt die Reichweite ein und nicht die Faserdämpfung.
Die folgende Grafik zeigt einige typische Dämpfungsverläufe in logarithmischer Darstellung.
Bild 1.1 Dämpfungskoeffizient α von Kupferkabeln und Glasfasern
10
1.3 Vorteile der optischen Übertragungstechnik
gegenüber herkömmlicher Verkabelung mit Kupferleitern:
1.3.1 Mechanische Vorteile
- LWL sind dünn, leicht und flexibel
- LWL-Kabel sind zugfest (bis ca. 50 - 60 N, Spezialkabel bis 100 N)
aufgebaut und können problemlos verlegt werden
1.3.2 Übertragungstechnische Vorteile
- große Übertragungsbandbreite mit hoher Signaldichte
(Multiplexing: viele Signale werden zusammengelegt)
- kleine Signaldämpfung mit langen Übertragungsstrecken
- Störsicherheit - keine Beeinflussung durch elektromagnetische
Störfelder (EMV)
- kein Übersprechen zwischen verschiedenen Adern
- Dielektrikum als Übertragungsmedium, dadurch
Potentialtrennung und keine Erdschleifen
- hohe Abhörsicherheit: wenn ein Kabel „angezapft“ wird, kann
dies gemessen werden, da ein Teil des Lichtes austritt, d.h.
das Empfangssignal wird kleiner!
- Blitzschutz, Lichtwellenleiter sind Isolatoren
- Ex-Schutz, keine Funkenbildung bei Trennung oder Kabelbruch
- kein Risiko in explosionsgefährdeter Umgebung
- geringe Alterung, chemische und thermische Stabilität
1.3.3 Wirtschaftliche Vorteile
- unbegrenzte Materialverfügbarkeit (Quarzsand)
- Einsparung an Abschirmung und sonstigen bei Kupfer-Kabeln
notwendigen Entstörungsaufwendungen
- günstiges Preis/Leistungsverhältnis, speziell bei größeren
Übertragungsstrecken
11
1.4 Nachteile:
- hohe Montagekosten bzw. hoher Montageaufwand
- höhere Kosten gegenüber Kupfer-Leitern bei kurzen Verbindungen
1.5 Anwendungs- und Einsatzgebiete:
Aus den aufgeführten Vor- und Nachteilen ergeben sich heute für die
LWL-Technik die nachfolgenden Einsatzgebiete:
- Verbindungen über weite Entfernungen mit hohem Datendurchsatz
(Telekommunikation, ISDN, Kabelfernsehen)
- Vernetzung von Gebäuden und Betriebsgeländen: Festlegung in
der Norm DIN EN 50173, dass in der Netzwerkverkabelung im
Primärbereich, d.h. von Gebäude zu Gebäude, und möglichst auch
im Sekundärbereich (Stockwerksbereich) LWL zu verwenden sind
- Verbindung in lokalen Netzen (LAN)
- Verlegung in Ex-gefährdeten Bereichen (chemische Industrie,
Bergbau)
Steuerungs- und Regeltechnik
- Hochspannungstechnik: bei einigen Hochspannungsleitungen ist
zur Datenübertragung ein LWL-Kabel integriert
- Militärtechnik, Luft- und Raumfahrttechnik
- Zusätzliche Anwendungsmöglichkeiten in der Alarmtechnik (z.B.
Sicherheitsanlagen): Überwachung von Sicherheitszäunen durch
Integration von LWL-Fasern in den Maschendraht. Bei einer Zerstörung (Bruch der Faser - Glasfaser bricht immer!) wird Alarm
ausgelöst.
12
2 Strahlenoptische Betrachtungen
2.1 Grundlagen
Bild 2.1 Spektrum elektromagnetischer Wellen
13
Sowohl die optische wie auch die elektrische Informationsübertragung erfolgt mit Hilfe elektromagnetischer Wellen. Das Spektrum
der elektromagnetischen Wellen reicht von den langen Radiowellen
bis zur kurzwelligen kosmischen Strahlung. Der für die LWL-Übertragungstechnik interessante Bereich liegt im sichtbaren bis nahen
Infrarot. Den infraroten (IR), den sichtbaren und den ultravioletten
(UV) Bereich nennt man den optischen Strahlungsbereich.
• violett
380
… 420 nm
• blau
420
… 490 nm
• grün
490
… 530 nm
• gelb
530
… 650 nm
• rot
650
… 780 nm
• IR
780 nm… 1 mm
Tabelle 2.1 sichtbare Strahlung (Licht), Infrarotstrahlung
Der Zusammenhang von Frequenz und Wellenlänge lautet:
c = f x λ = T–1 x λ
c: Ausbreitungsgeschwindigkeit; λ: Wellenlänge; f: Frequenz;
T: Periodendauer.
Die Ausbreitungsgeschwindigkeit von Licht ist keine Konstante,
sondern abhängig vom Material, in dem sich das Licht ausbreitet.
Im Vakuum ist diese Geschwindigkeit am größten und beträgt:
c0 = 300.000 km/s.
14
Unter der Brechzahl n versteht man die Dichte eines optischen Mediums, welche das Verhältnis der Lichtgeschwindigkeit im leeren
Raum zur Lichtgeschwindigkeit des Mediums angibt.
D.h. es ist der Faktor, um den sich das Licht in dem betreffenden Medium langsamer ausbreitet als im Vakuum.
mit der Ausbreitungsgeschwindigkeit im Medium cM
Stoff
c in km/s
Brechzahl
Vakuum
300.000
1,0000
Luft
299.900
1,0003
Wasser
225.000
1,333
Quarzglas
200.000
1,5
Plexiglas
197.000
1,52
Diamant
124.000
2,417
Tabelle 2.2 Lichtgeschwindigkeit und Brechzahlen für einige Stoffe
15
2.2 Grundbegriffe
2.2.1 Brechung
Beim Übergang von einem optisch dünnen (kleine Brechzahl) in ein
optisch dichteres Medium (größere Brechzahl) wird der Lichtstrahl
zum Lot hin gebrochen.
Geht man den umgekehrten Weg vom optisch dichteren zum optisch
dünneren Medium n2 < n1, wird der Strahl vom Lot weg gebrochen
(ϕ1 => ϕ2).
Bild 2.2 Brechung und Reflexion
2.2.2 Reflexion
Wird ein Lichtstrahl reflektiert, so ist der Einfallswinkel ϕ1 gleich dem
Ausfallswinkel ϕ’.
1
2.2.3 Totalreflexion
Lässt man den Einfallswinkel ϕ1 immer größer werden, so verläuft
der gebrochene Strahl ϕ2 zunehmend flacher und verschwindet
schließlich ganz in der Grenzlinie. Für den Sonderfall, dass kein Licht
mehr das Medium 1 verlässt, spricht man von der Totalreflexion. Dieser Winkel wird als Grenzwinkel ϕGrenz der Totalreflexion bezeichnet.
16
3 Lichtwellenleiter
3.1 Aufbau und Arbeitsweise
Um in einer Glasfaser ein optisches Signal zu führen, benötigt man
einen lichtleitenden Kern und darum einen Mantel mit etwas niedrigerem Brechungsindex. Das Signal wird durch Totalreflexion zwischen Kern- und Mantelmaterial geführt. Basismaterial für Kern und
Mantel ist Quarz (SiO2). Die Informationsübertragung geschieht innerhalb der Glasfaser durch Licht im infraroten Bereich.
Für die Lichtausbreitung müssen einige Randbedingungen erfüllt sein:
- der Kernbrechungsindex muss größer als der Mantelbrechungsindex sein
- das Material von Kern und Mantel muss eine homogene und
gleichförmige Struktur aufweisen
- die Einkopplung des Lichtes auf die Faserstirnfläche muss unter
einem Winkel erfolgen, welcher kleiner als der maximale Öffnungswinkel (Akzeptanzwinkel) ist.
Primär Coating
Mantel: nM
Kern: nK > nM
Mantel: nM
Bild 3.1 Prinzip des Lichtwellenleiters
Es existieren zwei verschiedene Fasertypen:
Multimode (MM) für kürzere Entfernungen bis max. 5 km
(für LAN-Bereich) mit LED-Lichtquellen und
Singlemode (SM) für Entfernungen bis >100 km (Kabelfernsehen
und Telekommunikation) mit LD (Laser)-Lichtquelle.
17
Unter Moden versteht man die Lichtwellen, die sich im Lichtwellenleiter unter verschiedenen Eintrittswinkeln ausbreiten. Bei der Multimodefaser breiten sich verschiedene Lichtmoden aus, die etwas unterschiedlich lange Wege durch die Faser zurücklegen. Hierdurch
entstehen Laufzeitunterschiede, welche zu einer Impulsverbreiterung am Faserende führen. Diese „Verschmierung“ des Signals
nennt man Modendispersion. Bei der Singlemodefaser kann sich nur
ein Mode ausbreiten, wodurch die Modendispersion vermieden wird.
Weiter unterscheidet man zwischen Stufenindex und Gradientenindex. Grundsätzlich können drei verschiedene Fasertypen unterschieden werden:
1. Multimode-Gradientenfaser (Mehrmodenfaser)
2. Singlemodefaser (Einmoden- oder Monomodefaser)
3. Multimode-Stufenfaser (Mehrmodenfaser)
3.1.1 Multimodefaser
Gradientenindex Mehrmodenfaser
Eingangsimpuls
Mantel
Kern
Ausgangsimpuls
· Bandbreite > 1 GHz·km · geringe Impulsverbreitung · für mittlere Strecken > 1 km
· Dämpfung: klein
Bild 3.2 Multimode-Gradientenfaser
Hier können sich mehrere Moden ausbreiten. Die Ausbreitung erfolgt in einer Art Sinusform durch den Kern. Da sich die Moden
durch den unterschiedlichen Brechzahlverlauf im äußeren Teil des
Faserkerns schneller ausbreiten, ergeben sich keine Laufzeitunterschiede.
18
3.1.2 Singlemodefaser
Stufenindex
Einmodenfaser
Eingangsimpuls
Mantel
Kern
Ausgangsimpuls
· Bandbreite > 10 GHz·km · keine Impulsverbreitung · für lange Strecken > 100 km
· Dämpfung: sehr gering
Bild 3.3 Singlemodefaser
Die Singlemodefaser wird manchmal auch als Einmoden- oder
Monomodefaser bezeichnet. Hier kann sich nur ein Mode ausbreiten.
Die Pegeldämpfung ist geringer als bei der Multimode-Ausführung.
Anwendungen mit Singlemode sind teurer und werden für größere
Strecken verwendet. Die Kosten von Multimode-Kabeln betragen nur
ca. 1/3 der Kosten von Singlemode-Kabeln.
3.1.3 Multimodestufenfaser
Hier erfolgt die Lichtausbreitung ebenfalls über mehrere Moden.
Diese Moden breiten sich im Gegensatz zur Gradientenfaser
zickzackförmig im Faserkern aus. Die dadurch stark auftretende Modendispersion begrenzt die Übertragungsbandbreite auf ca.
100 MHz x km. Diese Ausführung wird hauptsächlich bei Kunststofffasern verwendet.
Stufenindex
Mehrmodenfaser
Eingangsimpuls
Mantel
Kern
Ausgangsimpuls
· Bandbreite > 100 MHz·km · starke Impulsverbreitung · für kurze Strecken < 500 m
· Dämpfung: mittelhoch
Bild 3.4 Multimode-Stufenfaser
Lichtwellenleiter mit Kunststoffkern sind sehr preiswert, werden jedoch aufgrund der hohen Dämpfung nur für kurze Strecken eingesetzt. Anwendung findet die Kunststoffaser z.B. in der KFZ- und Flugzeug-Technik.
19
3.2 Optische Eigenschaften einer Glasfaser
Während der Lichtleitung in der Glasfaser wird die Strahlung von der
Faser und ihren Eigenschaften beeinflusst. Die wichtigsten Größen
sind hierbei: Numerische Apertur
sind hierbei: Dämpfung
sind hierbei: Dispersion
3.2.1 Numerische Apertur
Mit dem Brechungsgesetz an der Stirnfläche und dem Grenzwinkel
der Totalreflexion in der Faser ergibt sich ein maximaler Einstrahlwinkel ϕ, bei dem die Lichtstrahlen im Kern geführt werden können.
Dieser Winkel wird als Akzeptanzwinkel θ bezeichnet.
Bild 3.5 Akzeptanzwinkel
Unter dem Sinus des Akzeptanzwinkels θ versteht man die numerische Apertur NA. Je größer dieser Wert ist, desto mehr Leistung
kann in einen Lichtwellenleiter eingekoppelt werden.
mit nK = Brechzahl opt. Kern
M
mit nM = Brechzahl opt. Mantel
mit n0 = Brechzahl außerhalb der Faser
Typische Werte sind 0,2 bis 0,3.
20
3.2.2 Dämpfung
Die Dämpfung ist die Verminderung der optischen Signalleistung,
verursacht vorwiegend durch Streuung, Absorption sowie Verluste
in Steck- und Spleißverbindungen. Sie ist abhängig von der Wellenlänge. Die Einheit ist das Dezibel [dB]. Aus der Dämpfung ergibt sich
der Dämpfungskoeffizient. Hierunter versteht man die auf eine LWLLänge bezogene Dämpfung eines gleichförmigen Lichtwellenleiters.
Einheit [dB/km].
mit P1 = eingekoppelte Lichtleistung in µW
mit P2 = ausgekoppelte Lichtleistung in µW
Bsp: Eine Dämpfung von 3 dB bedeutet: die Ausgangsleistung ist
gleich der halben Eingangsleistung.
Die Rayleigh-Streuung wird durch Dichteschwankungen und Inhomogenitäten im Material verursacht. Durch Verunreinigungen durch
Metall- und OH-Ionen entstehen Dämpfungsmaxima. Die Dämpfung
wird für größere Wellenlängen geringer. Für die Übertragung in der
Glasfaser gibt es bestimmte Bereiche, auch Fenster genannt, in welchen sich ein Dämpfungsminimum befindet.
Diese Fenster liegen bei ca. 850 nm (1. Fenster), 1300 nm (2. Fenster) und bei 1550 nm (3. Fenster). Die Wahl eines der drei Fenster in
einem Lichtwellenleitersystem ist sehr stark vom Preis der optoelektronischen Bauelemente abhängig.
„Kurze“ Wellenlängen (LED; 850 und 1300 nm) werden für kurze
Entfernungen eingesetzt.
„Lange“ Wellenlängen (LD; 1310 und 1550 nm) werden für große
Entfernungen eingesetzt.
Bild 3.6 Spektraler Dämpfungsverlauf siehe nächste Seite
21
Bild 3.6 Spektraler Dämpfungsverlauf
3.2.3 Dispersion
Unter Dispersion versteht man die Größe, welche die Laufzeitunterschiede zwischen den einzelnen Moden in dem Lichtwellenleiter beschreibt. Die Auswirkung liegt in der Reduzierung der Übertragungsbandbreite durch Pulsverformung (Verschmierung zweier Impulse
mit zunehmender Faserlänge). Man unterscheidet zwischen der Moden-, Material- und Wellenleiterdispersion. Die Modendispersion
entsteht durch Laufzeitunterschiede der einzelnen Moden, die Materialdispersion durch die Wellenlängenabhängigkeit der Brechzahl.
Die Wellenleiterdispersion ist die Dispersion, die bei wellenlängenunabhängigen Materialparametern die Abhängigkeit der Gruppenlaufzeit eines einzelnen Modus von den Abmessungen des LWL und
der Wellenlänge beschreibt. Die Material- und Wellenleiterdispersion
lässt sich zusammenfassen zur chromatischen Dispersion.
22
4 Lichtwellenleiter-Kabel
4.1 Herstellungsverfahren von Fasern
Die Fasern der gebräuchlichsten LWL bestehen aus Quarzglas, das in
Form von Quarzsand und Gesteinen in der Erdkruste in großen Mengen vorhanden ist. Um diesen Quarz zur Herstellung von Fasern verwenden zu können, muss er jedoch hochrein sein. Die hierzu verwendeten chemischen und physikalischen Verfahren zur Reinigung
sind sehr aufwendig und technisch anspruchsvoll. Um bestimmte
Brechungsindizes zu erreichen, werden anschließend Fremdstoffe
(wie z.B. Fluor, Germaniumdioxid usw.) hinzugefügt; diesen Vorgang
nennt man Dotierung. Die Herstellung einer Glasfaser erfolgt in zwei
Stufen: die Realisierung einer Vorform, z.B. mit Hilfe eines Drehbanksystems und das Ausziehen der Vorform zu einer Faser durch
Einsatz einer Faserziehanlage. Beim Ausziehen wird nach dem Abkühlen die erste Schutzschicht, das Primär Coating, aufgebracht.
Das “Coating” macht die Faser flexibel und biegsam. Fehlt diese
Schicht oder wird diese Schicht entfernt, bricht die Glasfaser schon
bei der geringsten Biegung. Abschließend kann noch eine farbige
Kennzeichnung erfolgen, die für mehradrige Kabel sinnvoll ist. Die
erreichbare Kabellänge beträgt etwa 2000 m pro Segment.
4.1.1 Mögliche Fehlerquellen in LWL-Kabeln
- Mikrobiegung
- Toleranz von Mantel- und Kerndurchmesser, es wird z.B.
eine Faser an der unteren Toleranzschwelle (Faserdurchmesser
d=122 µm) in einem großen Stecker schlecht zentriert.
- Materialfehler: Einschluss von z.B. Schmutzpartikeln, Luftblase
am Rand (Lichtaustritt), Strukturveränderung
- Verengung durch schlechte Spleißverbindung
- Kerbe (Bruchgefahr)
- Kratzer auf den Stirnflächen usw.
23
Alle vorher genannten Fehler oder Störstellen führen zu einer verstärkten Dämpfung des Signals.
4.2 Anforderungen
Eine der wichtigsten Anforderungen an das LWL-Kabel besteht darin,
die Faser vor äußeren Einflüssen zu schützen. In erster Linie handelt
es sich hierbei um mechanische Belastungen, die z.B. beim Verlegen, bei der Montage usw. auftreten können. Durch den Kabelaufbau
und die Beschichtung wird jedoch verhindert, dass bei normalem
Gebrauch ein Schaden an der Faser entstehen kann.
Nachfolgend einige Anforderungen an ein Kabel:
- mechanischer Faserschutz (Stütz- bzw. Zugelement, Nagetierschutz, Ummantelung, Armierung usw.)
- Erhaltung der optischen Eigenschaften
- Montagefreundlichkeit
- lange Lebensdauer
4.3 Aufbau von LWL-Kabeln
Die beschichteten Einzelfasern werden zu Adern verarbeitet. Hierbei
wird in verschiedene Typen unterteilt.
Einige Beispiele:
Vollader
Hohlader
Faserkern
Faser 125 µm ∅
Primär-Coating 250 µm ∅
Primär-Coating 250 µm ∅
Sekundär-Coating 1 mm ∅
Füllmasse
Kunststoff-Schutzröhrchen 1,4 mm ∅
Bündelader
Faser 125 µm ∅
Primär-Coating 250 µm ∅
Füllmasse
Kunststoff-Schutzröhrchen 3 mm ∅
24
- Vollader: Die Faser ist von einer festen Umhüllung aus Kunststoff
umgeben.
- Hohlader ungefüllt: Ein Leiter ist mit Kunststoff lose umhüllt. Die
Umhüllung kann aus einer oder mehreren Schichten bestehen. Der
Hohlraum innerhalb der Hülle ist ungefüllt.
- Hohlader gefüllt: Entspricht dem Aufbau der ungefüllten Hohlader
mit dem Unterschied, dass der Hohlraum mit gelartiger Masse gefüllt ist. Diese verhindert im Fall einer Beschädigung der Hülle das
Eintreten von Wasser (Feuchtigkeit).
- Bündelader ungefüllt: 2 bis 48 Lichtwellenleiter sind gemeinsam
mit Kunststoff lose umhüllt. Zur Unterscheidung der LWL sind diese unterschiedlich eingefärbt. Die Umhüllung kann aus einer oder
mehreren Schichten bestehen. Der Hohlraum innerhalb der Hülle
ist ebenfalls ungefüllt.
- Bündelader gefüllt: Aufbau wie ungefüllte Bündelader, jedoch mit
Gelfüllung.
4.4 Allgemeine Daten eines Lichtwellenleiters
Einige wichtige Begriffe für die Charakterisierung eines Kabels (eine
ausführliche Beschreibung ist in der Norm DIN VDE 0888 vorhanden):
Mechanische Daten
- Kerndurchmesser in µm
- Manteldurchmesser in µm
- Art der Beschichtung
- Faserart (Multimode, Singlemode)
Optische Daten
- Dämpfungskoeffizient in dB/km
- numerische Apertur
- Bandbreite-Länge-Produkt in MHz x km
25
4.5 Kabelkurzzeichen nach DIN VDE 0888, Teil 3
Aufbau
LG
Lagenverseilung
BD
Bündelverseilung
u
unverseilt
Dispersionskoeffizient in
ps (nm • km) bei
Einmodenfasern oder
Bandbreite in MHz für 1 km für
Mehrmodenfasern
Wellenlänge
B
850 nm bei Mehrmodenfasern
F
1300 nm bei Mehrmodenfasern
F
1310 nm bei Einmodenfasern
H
1550 nm bei Einmodenfasern
Dämpfungskoeffizient in dB/km
Manteldurchmesser in µm
Felddurchmesser in µm bei Einmodenfasern
Kerndurchmesser in µm bei Merhmodenfasern
Bauart
E
G
Einmodenfaser Glaskern/Glasmantel
Mermodenfaser Glaskern/Glasmantel
Anzahl der Fasern bzw.
Anzahl der Bündeladern x Anzahl der Fasern je Bündelader
B
BY
B2Y
2Y
(L)2Y
(ZN)2Y
(ZN)(L)2Y
F
S
W
D
Bewehrung
Bewehrung mit PVC-Schutzhülle
Bewehrung mit PE-Schutzhülle
PE-Mantel
Schichtenmantel au AI-Band und PE
PE-Mantel mit nichtmetallenen Zugentlastungselementen
Schichtenmantel au AI-Band und PE mit nichtmetallenen
Zugentlastungselementen
Füllmasse zur Füllung der Verseilhohlräume in der Kabelseele
metallenes Verseilelement
Hohlader
Bündelader
(ZS) metallenes Zug-/Stützelement in der Kabelseele
Produktbezeichnung
A-Aussenkabel
26
Die Kabeltypen werden nach ihrer Anwendung bezeichnet: z.B. Innen-, Außen-, Fern-, Seekabel usw.
Ein ebenfalls gebräuchlicher Kabeltyp ist das Breakout-Kabel. Hier
sind mehrere Einzelkabel - meist Volladern mit eigener Zugentlastung - zusammengefasst und verseilt. Sie können sehr leicht aufgeteilt und direkt vor Ort mit einem Stecker versehen werden. Daher
sind sie im Innenbereich mehr und mehr anzutreffen.
4.6 Übersichtstabelle von verschiedenen Fasertypen:
LWL-Typ Durchmesser
optischer
Kern
Durchmesser
optischer
Mantel
Durchmesser
Primär
Coating
Dämpfung bei
a) 850 nm
b) 1300 nm
c) 650 nm
d) 1550 nm
Bandbreite bei Numea) 850 nm
rische
b) 1300 nm
Apertur
c) 650 nm
Multimode-Stufenfaser:
980/1000 0,98±
1,0±
2,2±
Kunst- 0,06 mm 0,06 mm 0,07 mm
stoff
Kunstst. Kunstst. PE
c)≤12dB/50 m c)100 m: 2 MHz 0,47
40 m: 12 MHz ±0,03
0,5 m: 40 MHz
Multimode-Gradientenfaser:
50/125
50±3 µm 125±3 µm
Quarzglas Quarzglas
62,5/125 62,5±4 µm 125±4 µm
Quarzglas Quarzglas
250±15 µm
UV-Acrylat
250±15 µm
UV-Acrylat
a)≤2,6 dB/km
b)≤0,9 dB/km
a)≤3,2 dB/km
b)≤0,9 dB/km
a)≥400 MHz·km
b)≥800 MHz·km
a)≥160 MHz·km
b)≥500 MHz·km
0,2
±0,02
0,27
±0,015
Singlemodefaser:
Dispersion
9/125
9,6±0,4 µm 125±1 µm 250±15 µm b)≤0,36 dB/km ≤3,5 ps/nm·km bei 1300 nm
Quarzglas Quarzglas UV-Acrylat d)≤0,2 dB/km ≤18 ps/nm·km bei 1550nm
27
4.7 Vergleich zweier Fernkabel Cu/LWL
Beide Kabel können ca. 100.000 Telefongespräche gleichzeitig übertragen.
Koaxial-Fernkabel
Glasfaserkabel
Außendurchmesser:
83 mm
18 mm
Gewicht:
5 kg/m
300 g/m
Verstärkerabstand:
1,5 - 4,5 km
bis zu 400 km
5 Baugruppen u. Komponenten von LWL-Netzen
5.1 Sende- und Empfangsbausteine
5.1.1 Optische Sender
Das Sendeelement ist ein sogenannter Elektro-optischer Wandler
(E/O), der elektrische in optische Signale umsetzt. Als Lichtquellen
kommen in Frage:
- Leuchtdiode (Lumineszensdiode, LED)
- Laserdiode
5.1.2 Optische Empfänger
Um das Signal aus dem Lichtwellenleiter weiterzuverarbeiten, muss
das optische Signal in ein elektrisches Signal umgesetzt werden. Als
Opto-elektronischer Wandler (O/E) dient normalerweise eine Photodiode mit deren schneller Ansprechzeit.
Beim Auskoppeln aus der Faser auf die Photodiode treten kaum Verluste auf, da der lichtempfindliche Teil ausreichend groß ist, um die
volle Leistung aufzunehmen. Deshalb können diese Verluste normalerweise vernächlässigt werden.
Die beiden Wandlertypen (E/O und O/E) sind in Halbleitertechnik
ausgeführt und müssen auf die benutzte Wellenlänge hin abgestimmt werden.
28
Spektrale Empfindlichkeit von Photodioden
Silizium (Si)-Diode
400 nm…1100 nm
Germanium (Ge)-Diode
800 nm…1800 nm
Indium-Gallium-Arsenid-Diode
800 nm…1800 nm
5.1.3 Leistungsspektrum einer Lichtquelle
Die Bandbreite des Übertragungssystems ist abhängig von der
Impulsverbreiterung und somit auch von der spektralen Breite des
Senders. Man spricht hier von der spektralen Halbwertsbreite ∆f .
Bild 5.1 Spektrale Halbwertsbreite
Kriterium
spektrale Halbwertsbreite
optische Leistung
Bandbreite
Ansprechgeschwindigkeit
Preis
LED 850 nm
50 nm
<50 µW
<100 MHz
langsam t=10 ns
niedrig
Laserdiode 1310 nm
3 nm
>1 mW
>1 GHz
schnell t=1 ns
hoch
Tabelle 5.1 Einige Kenngrößen von Signalquellen
29
5.2 Optische Übertragungssysteme
Bei der optischen Informationsübertragung wird ein aufbereitetes
elektrisches Signal in ein optisches Signal, d.h. in eine Folge von
Lichtpulsen, umgewandelt. Das Licht wird in einen Lichtwellenleiter
eingespeist und zum Empfangsort übertragen. Der Empfänger wandelt das optische Signal wieder in ein elektrisches um.
Das nachfolgende Bild zeigt das Prinzip eines optischen Übertragungssystems mit (Bild 5.2.a) und ohne Zwischenverstärker (Bild
5.2.b).
Bild 5.2 a,b Optische Übertragungsstrecke
Zur Realisierung gebrauchsfähiger Übertragungsstrecken benötigt
man weitere Komponenten wie z.B. LWL-Stecker, Koppler, Rangierfelder, Spleißablagen usw.
30
5.3 Verbindungstechnik
Grundsätzlich unterscheidet man drei Arten von Verbindungen, lösbare und nicht lösbare bzw. bedingt lösbare Verbindungen.
Kenngröße
lösbar
bedingt lösbar
nicht lösbar
Dämpfung in dB
>0,1 bis 1
>0,1 bis 0,5
<0,1
Rückflussdämpfung
<45 für Singlemode
<40
<60
in dB
<35 für Multimode
Feldmontage
wiederholtes Trennen
und Verbinden
geeignet
geeignet
sehr einfach, kein quali- einfach, qualifiziertes
fiziertes Personal und Personal und einfache
keine Ausrüstung
Ausrüstung erforderlich
erforderlich
Zuverlässigkeit
gut geeignet
aufwendig, qualifiz.
Personal und hochwertige Ausrüstung
erforderlich
einsatzabhängig
keine
ca. 1000 Steckzyklen
gesicherte Aussage
sehr hoch
Lebensdauer
hoch
Kosten für Erst-
hoch
mittel
sehr hoch
hoch
sehr gering
gering
hoch
mittel
niedrig
hoch
montage
Kosten für wiederholtes
Trennen und Verbinden
Kosten für die Montageerstausrüstung
Tabelle 5.2 Vergleich der Kenngrößen von LWL-Verbindungen
Werden Lichtwellenleiter miteinander verbunden, treten Verluste an
den Kopplungsstellen auf. Dabei sind faserbedingte „intrinsische“
und verbindungsbedingte „extrinsische“ Verluste zu unterscheiden.
Faserbedingte Verluste sind z.B. unterschiedliche Kernradien, unterschiedliche Brechzahlprofile, Exzentrizität des Kerns usw. Verbindungsbedingte Verluste sind z.B. Verluste an den Stirnflächen
(Reflexion, Rauigkeit), Winkelfehler, radialer Versatz usw.
31
5.3.1 Stecker - lösbare Verbindung
Im Bereich der LWL-Technik gibt es kein einheitliches Stecksystem.
Ein Stecksystem hat nur Stecker bzw. Steckerstifte, jedoch keine
Kupplungen. Die Verbindung wird über Führungshülsen (Mittelstücke) hergestellt, welche die Stecker äußerst genau ausrichten.
Einige Anforderungen an lösbare Steckverbindungen:
- niedrige Einfügedämpfung: < 0,5 dB
- hohe Rückflussdämpfung:
> 55 dB
- leichte und schnelle Montage
- hohe Zahl an Steckzyklen
- gleiches Steckverbinder-System für unterschiedliche Netze
Gebräuchliche Steckverbinder sind u.a.:
(F)-SMA; LSA (DIN); ST; FC/PC; SC; E2000
- F(Fiberoptic)-SMA: kommt aus der HF-Kupfer-Stecktechnik, dies
war der erste Stecker auf dem Markt. Diese Ausführung wird nur
noch für Multimode-Anwendungen, jedoch nicht mehr für Neuinstallationen verwendet.
- LSA (DIN): Lichtwellenleiter Steckverbinder Version A nach Norm
DIN 47256
- FC/PC: Fiber Connector/Physical Contact, hier handelt es sich um
das japanische Pendant zum LSA-Stecker
- SC: (für LAN-Anwendungen) Der Subscriber Connector funktioniert nach dem „Push-Pull“- Prinzip
32
- ST-Verbindungen (für LAN-Anwendungen)
(Straight Tip – entwickelt von AT&T)
- E2000: Steckverbindung mit integriertem Laserschutz und sehr
guten technischen Daten
Viele Anschlussgeräte haben schon eingebaute Anschlüsse mit konfektionierten Steckern. Hier können Adapter verwendet werden, d.h.
verschiedene Systeme können ohne Probleme miteinander verbunden werden (z.B.: ST - Glasfaser - SC).
5.3.2 Fingerspleiß - bedingt lösbare Verbindung
Der Finger- oder mechanische Spleiß wird an Stellen eingesetzt, wo
ein Steckverbinder unbrauchbar, ein fester Spleiß aber unwirtschaftlich ist, weil die Verbindung hin und wieder gelöst werden muss. Er
findet z.B. im Bereich der Labormesstechnik durch die relativ einfache Herstellung eine breite Anwendung.
5.3.3 Schmelzspleiß - unlösbare Verbindung
Die nicht lösbaren Verbindungen von Lichtwellenleitern werden
hauptsächlich im Langstreckenbereich eingesetzt. Die dauerhaften
Verbindungen werden bei der Installation der Kabelanlage einmal
hergestellt und während der gesamten Betriebsdauer nicht mehr
verändert. Forderungen nach einer hohen Langzeitstabilität und geringen optischen Verlusten sind bei diesen Verbindungen besonders
hoch.
Es gibt zwei Arten von Spleißen: Klebespleiß und Schmelzspleiß:
Die Ausführung in Klebetechnik mit transparentem Kleber (Anpassung der Brechzahl) benötigt nur einen geringen Aufwand an Geräten und ist sehr einfach herzustellen. Diese Art der Verbindung findet
auch Verwendung bei Kunststoff-Fasern.
33
Mit der Ausführung durch Lichtbogenschweißung (Schmelzspleiß
oder Fusionsspleiß) erzielt man die beste Verbindung durch niedrigste Dämpfungswerte. Die Werkzeugkosten (Spleißgerät) sind dagegen sehr hoch.
6 LWL-Strecken (Planung und Verlegungshinweise)
6.1 Planung
Zur Planung eines Übertragungssystems mit LWL muss man sich in
erster Linie Gedanken um die zu überbrückende Strecke machen. Die
nachfolgende Tabelle gibt hierzu eine kleine Hilfe:
Übertragungsdistanz
Datenrate
Fasertyp
bis 50 m
bis 2 km
bis 20 km
bis 100 kBits/s
bis 10 MBits/s
bis 100 MBits/s
bis 200 km
bis 1 GBits/s
Kunststoffaser
Multimode-Gradientenfaser
Multimode-Gradientenfaser
oder Singlemodefaser
Singlemodefaser
Tabelle 6.1 Übertragungsdistanz
In der Praxis ist es aber nicht möglich, für jede Übertragungsstrecke
den optimalen Fasertyp zu bestimmen. Vielmehr muss aus Gründen
der Einheitlichkeit darauf geachtet werden, in einem ganzen System
den gleichen Fasertyp zu verwenden. Zudem wird oft aus Gründen
der Zukunftssicherheit ein höherwertigerer Fasertyp verwendet als
unbedingt notwendig. So werden heute viele Netze mit Singlemodefaser realisiert, obwohl sich die aktuellen Übertragungsanforderungen ohne weiteres mit der heute noch günstigeren Multimode-Gradientenfaser realisieren ließen.
34
6.2 Leistungsbilanz oder Dämpfungsbudget
Zur Planung des Systems sind anhand einer Leistungsbilanz nachfolgende Einflussgrößen zu beachten:
- optische Ausgangsleistung des Senders
- spezifische Dämpfung der Faser
- zusätzliche Verbindungsstellen in der verlegten Strecke
- Empfindlichkeit des optischen Empfängers
Temperatureinfluss und Alterung der Halbleiterbauelemente
6.2.1 Berechnungsbeispiel
Bild 6.1 Übertragungsstrecke
Für das Berechnungsbeispiel wird folgende Übertragungsstrecke angenommen: ein Sender mit Anschlusskabel (Pigtail) und Stecker, eine LWL-Strecke von 8 km (4 Segmente à 2 km) und ein Empfänger
mit Anschlusskabel und Stecker. Dies ergibt insgesamt 5 Spleiß- und
2 Steckverbindungen. Die Dämpfung der beiden Pigtails könnte, da
sehr klein (im allgemeinen < 0,1 dB), vernachlässigt werden. Weiter
werden folgende Werte angenommen:
Spleißdämpfung: Asp = 0,1 dB
Steckerdämpfung: ASt = 0,5 dB
Dämpfung der Multimodefaser (62,5/125) bei 1300 nm:
αL = 0,9 dB/km
35
Dämpfung je Pigtail: APt = 0,05 dB
Dämpfungsreserve: αRes = 0,4 dB/km
Die angenommene Sendeleistung beträgt Ps = -4 dBm.
In jedem System muss eine gewisse Reserve eingeplant werden, um
Schwankungen der Leistungsparameter auszugleichen bzw. um
kleine Erweiterungen oder Vergrößerungen der Strecke ohne große
Neuinstallation durchführen zu können.
Hieraus berechnet sich die Dämpfung der Übertragungsstrecke AK
aus der Summe der einzelnen Dämpfungen:
AK = αL x 8 km + αRes x 8 km + 5 x ASp + 2 x ASt + 2 x APt
Für die Streckendämpfung ergibt sich incl. der eingeplanten Reserve
ein Wert von AK = 12 dB.
Bei der angenommenen Sendeleistung von Ps = -4dBm errechnet
sich die minimale Leistung am Empfänger Pe wie folgt:
Pe = Ps - AK = -16 dBm,
d.h. die Empfängerempfindlichkeit muss ≤ -16 dBm sein.
Die optische Leistung wird wahlweise in zwei verschiedenen Einheiten angegeben: dBm und µW.
Die nachfolgende Skala ermöglicht eine schnelle Umrechnung.
Bild 6.2 Umrechnungsskala dBm in µW
36
6.3 Einige Verlegungshinweise
An Verbindungsstellen sind die Kabel bzw. die einzelnen Fasern mit
einer Reserve auszulegen. Diese Reserve (etwa 2 m…4 m) wird für
das Herstellen der Verbindung oder für Reparaturspleißungen
benötigt. Die nach dem Spleißen bestehende Überlänge wird üblicherweise in einer Spleißkassette aufgerollt bzw. eingelegt.
Die Verlegung von LWL-Außen- und Innenkabeln muss unter strikter
Einhaltung der Herstellerhinweise erfolgen. Bei Stauchung oder
Überdehnung der Fasern können sonst außer Sofortschäden auch
Langzeitschäden auftreten.
7 Messungen an LWL-Netzen
Nach dem Aufbau, dem Umbau oder auch der Instandsetzung eines
LWL-Systems ist das Messen und Testen enorm wichtig, um sicherzustellen, dass die Leistung des Netzwerks einheitlich und zufriedenstellend ist. Die Messergebnisse drücken in Zahlen die Netzqualität
aus, decken Systemfehler auf und klären Fehlerursachen, speziell
wenn Produkte unterschiedlicher Lieferanten eingesetzt wurden. Regelmäßige und korrekt durchgeführte Messungen erhöhen die Langlebigkeit des Systems, minimieren Ausfallzeiten und Wartungsaufwand und erleichtern Erweiterungen oder die Neukonfiguration des
Systems.
Die wichtigsten zu erfassenden Messparameter eines LWL-Systems
sind:
- Dämpfung der LWL-Strecke
- Absolute Pegel am System
- Empfänger-Empfindlichkeit
- Bandbreite des Gesamtsystems
37
7.1 Dämpfung, lokaler Dämpfungsverlauf
Zur Basisausrüstung des Installateurs gehört ein Leistungspegelmessgerät und eine stabilisierte Lichtquelle. Die Gesamtdämpfung
kann man mit diesen beiden Messgeräten sehr schnell und genau
messen. Eine Auswahl der beiden Messgeräte bzw. der Geräte allgemein ist von dem verwendeten Kabel bzw. von der Anwendung abhängig (Singlemode - Multimode, verwendete Wellenlänge, Kabel,
usw.).
Die nachfolgende Skizze zeigt den schematischen Messaufbau.
Bild 7.1 Messung einer LWL-Strecke
Dämpfungsmessung an Kabeln und Steckverbindern werden nach
der Messvorschrift IEC-Norm 61300-3-4 vorgenommen.
Weil die Dämpfung von LWL-Systemen in beiden Übertragungsrichtungen im allgemeinen nicht gleich ist, misst man in beide Richtungen. Als Gesamtdämpfung wird aus den beiden Messwerten das
arithmetische Mittel gebildet. Im Telekommunikationsbereich wird
grundsätzlich in beide Richtungen gemessen.
Bei der Messung von Pegeln oder Dämpfungen an optischen Verbindungen oder von optischen Kabeln muss immer der konkrete Anwendungsfall einbezogen werden. Entscheidend ist in erster Linie,
welche Dämpfung gemessen werden soll: die einer Steckverbindung, eines kompletten Kabels oder die Dämpfung eines Pigtails.
38
7.2 Durchführung der Einfügedämpfungsmessung nach
IEC 61300-3-4
Die Dämpfung eines optischen Bauteils soll gemessen werden. Dazu
wird zunächst eine Referenzmessung durchgeführt und dann die gesuchte Einfügedämpfung ermittelt. In der nachfolgenden Beschreibung wird als Prüfling ein konfektioniertes Anschlusskabel verwendet.
Notwendige Messmittel:
• Stabilisierte Lichtquelle SLS-115/135
• Optisches Leistungsmessgerät OPM-115 mit Multimeter
• 2 Messkabel
• 2 Messkupplungen
SLS
Lichtquelle
OPM
Leistungsmessgerät
Bild 7.2 Messaufbau
Das Multimeter mit dem Leistungsmessgerät OPM-115 zeigt einen
absoluten Messwert in dBm an.
Das Multimeter wird auf Relativmessung umgeschaltet. In der Anzeige erscheint 0.00 mV. Dies entspricht einem Messwert von “0.00 dB”.
39
Bild 7.3
Anzeige Referenzmessung
0.00
mV
Nun den Prüfling zwischen Lichtquelle und Leistungsmessgerät einfügen.
Bild 7.4
Einfügedämpungsmessung nach
Methode 6
SLS
Lichtquelle
OPM
Leistungsmessgerät
Die Einfügedämpfung kann jetzt direkt am Multimeter abgelesen
werden.
-0.83
Bild 7.5
Anzeige der
Einfügedämpfung
mV
In unserem Beispiel beträgt der gemessene Wert -0.83 dB.
7.3 Rückstreumessung - OTDR
Außer den Durchgangs- und Dämpfungsmessgeräten werden auch
OTDRs (engl.: Optical Time Domain Reflectometer - dt.: Optisches
Zeitbereichs-Reflektometer) verwendet, um den genauen Verlauf einer
Verbindung aufzuzeichnen und den jeweiligen Signalverlust zu messen. OTDRs erlauben anhand einer optischen Darstellung die
40
Lokalisierung von Fehlern und Störstellen wie Spleißungen, Steckern
und Fehlerstellen durch unsachgemäße Verlegung oder Materialfehler.
Das OTDR arbeitet auf der Grundlage der optischen Rückstreumessung (Rayleigh-Streuung). Es sendet Lichtimpulse über eine Faser
und misst das reflektierte Licht. Die Intensität des rückgestreuten
Lichts ist ein Maß für die im Lichtwellenleiter vorliegende Dämpfung.
Dazu benötigt man nur den Zugang zu einem Faserende.
Bild 7.6 zeigt eine prinzipielle Messkurve mit verschiedenen Ereignissen. Treten auf der LWL-Strecke sehr starke Reflexionen durch
Fehler (z.B. bei Steckverbinder „B“) auf, wird der Empfänger des
OTDR übersteuert. Das Messgerät kann eine Zeit lang keine Messwerte mehr registrieren, man spricht hier von der Totzone. Nach
dem Faserende wird nur noch ein Rauschsignal empfangen.
A: Sendeimpuls, Totzone
B: Steckverbinder
C: Fusionsspleiß oder zu enger Biegeradius
D: Mechanischer Spleiß
E: Faserende, Faserabschluss, Faserbruch
F: Cursor
Bild 7.6 Beispiel einer OTDR-Messkurve
Das OTDR ist das vielseitigste Gerät unter den LWL-Messgeräten.
Das Einsatzgebiet erstreckt sich von der Installation über die
Systemabnahme, die Wartung bis zur Fehlerbeseitigung. Die über
ein OTDR erhaltenen Informationen sind besonders hilfreich zur Ermittlung von Kabeltauglichkeit, von Verbindungs- und
Anschlussverlusten und zur Erstellung einer Dokumentation über
41
das LWL-Netz. Mit der zugehörigen Software können die Messwerte
auf Festplatte oder Floppy-Disk abgespeichert und grafische Ausdrucke des Dämpfungsverlaufs erstellt werden. Für die Wartung einer LWL-Strecke kann zum Vergleich der aktuellen Messwerte eine
Referenzkurve mit z.B. den bei der Installation ermittelten Messwerten geladen werden.
Ein OTDR ist auch geeignet für „Online“-Überwachungen während
dem laufenden Betrieb eines LWL-Systems.
7.4 Hilfsgerät – LWL-Telefon
Sprechsets oder LWL-Telefone werden von Technikern eingesetzt,
um sofort über die verlegten Glasfaserkabel zu kommunizieren. Die
Reichweite beträgt bis ca. 20 km. Auch kann mit dem LWL-Telefon
eine erste einfache Überprüfung der Glasfaserstrecke durchgeführt
werden.
7.5 Durchgangsprüfung mit Fasertestgerät
Einfache Durchgangsprüfungen und Fehlerortung an optischen Fasern und Komponenten können mit dem Fasertestgerät durchgeführt
werden. Das sichtbare Laserlicht im Wellenlängenbereich von
635 nm und der Blinkmodus sorgen für eine gute Erkennung bei dem
Einsatz des Fasertesters (siehe BEHAcom Fasertestgerät FFL-110).
42
8 BEHAcom - Produktinformation
Lichtquellen SLS-115 und 135
• Stabile Mini-LED-Signalquellen zur Bestimmung von
Dämpfungsverlusten einer Faserstrecke
• SLS-115: 850 nm
• SLS-135: 1300 nm
• Einfache Bedienung
• Hohe Stabilität und lange, netzunabhängige Betriebsdauer
• Stromversorgung über 9-V-Blockbatterie
• LOW-BAT-Anzeige
BEHAcom Lichtquellen
SLS-115 / SLS-135
Leistungsmessgerät OPM-115
BEHAcom Leistungsmessgerät OPM-115
Best.-Nr. 850210
• Optischer Leistungspegelmesser zur Messung von
Dämpfungsverlusten einer Faserstrecke
• Einfache Bedienung
• Adapter für Digital-Multimeter (für die Messung wird
ein vierstelliges Multimeter benötigt)
• Kalibrierte Wellenlängenbereiche 850nm, 1310nm, 1550nm
• Einsetzbar für Singlemode- und Multimode-Lichtwellenleiter
• Stromversorgung über 9-V-Blockbatterie
• LOW-BAT-Anzeige
UNITEST Hexagon 340
UNITEST Digitales Multimeter
Best.-Nr. 93488
• Spannungs-, Strom- und Widerstandsmessung
• Kapazitäts- und Frequenzmessung
• Dioden- und akustische Durchgangsprüfung
• Temperaturmessung
• MIN/MAX-, Relativ- und Spitzenwertmessung
• Automatische und manuelle Messbereichswahl
• Integrierter Messwertspeicher (Data Hold)
• 50-Ω-Messbereich, 10-mΩ-Auflösung mit Abgleich
der Messleitungen
• Langzeitmessung in Verbindung mit einem
Notebook/PC
• Galvanisch getrennte IR/RS-232-Schnittstelle
43
BEHAcom LanTest 50
• Überprüfung von Verdrahtungsfehlern an LAN-Kabeln
• Erkennung von Leitungsunterbrechungen, Kurzschlüssen, vertauschten und gekreuzten Paaren, Split Pairs
(geteiltes Paar)
• Prüfung der Schirmung
• Einfache Bedienung durch einen einzigen Drucktaster
• Grüne und rote LED’s zeigen eine Gut-SchlechtBewertung für jedes Kabelpaar
• Zeigt Fehlercode für jedes Kabelpaar an
• Anschlussmöglichkeit für RJ45 und BNC
BEHAcom Lan Test 50
Best.-Nr. 870100
BEHAcom LanTest 100
• Überprüfung von Verdrahtungsfehlern an LAN-Kabeln
• Erkennung von Leitungsunterbrechungen, Kurzschlüssen, vertauschten und gekreuzten Paaren, Split Pairs
(geteiltes Paar)
• Prüfung der Schirmung
• Kabellängenmessung
• Messbare Leitungslänge bis 350 m
• Direkte Fehleranzeige für jede Verbindung
• Verwendbar für UTP und STP
• Anschlussmöglichkeit für RJ45 und BNC
• Auto-Power-Off
• Kabellängenmessung integriert
BEHAcom LanTest 100
Best.-Nr. 870110
BEHAcom Messkoffer 4
Messgeräteset mit Multimeter für 850 nm und
ST-Steckverbindung
1 St. Lichtquelle 850 nm SLS-115-T
1 St. Leistungspegelmessgerät OPM-115-T
1 St. Multimeter Hexagon 340
2 St. Messleitungen
1 St. Temperaturfühler
3 St. Batterie 9 V, IEC 6LR61
1 St. Schraubendreher
3 St. Bedienungsanleitungen
1 St. Tragekoffer
BEHAcom Messkoffer 4
Best.-Nr. 859061 1 St. Schutzhülle für Multimeter
44
Lichtwellenleitertelefon OTS-210
• Telefon-Set zur Kommunikation über die verlegte Lichtwellenleiterstrecke
• Lichtwellenleitertelefon für Multimodeanwendungen
• Einfache Bedienung
• Dig. Übertragung garantiert eine rauschfreie Verbindung
• Sprachaktivierte Halb-Duplex-Kommunikation über Einzelfaser
• Verschiedene Eingangssignalpegel einstellbar
zur Unterdrückung von Umgebungsgeräuschen
• Einstellbare Lautstärke
• Stromversorgung über 9V-Blockbatterie
BEHAcom Lichtwellenleitertelefon OTS-210 • Lange, netzunabhängige Betriebsdauer
Best.-Nr. 850301 • Sehr kleines Gehäuse
Fasertestgerät FFL-110
• Ein ideales Fasertestgerät zur Lokalisierung von Fehlerstellen einer Faserstrecke
• Einfache Bedienung
• Dauerbetrieb und Blinkbetrieb für erhöhten Kontrast
• Laserlicht mit 635 nm für gute Sichtbarkeit
• Universeller Adapter für 2,5-mm-Steckersystem
• Einsetzbar für Singlemode- und Multimode-Lichtwellenleiter
• Stromversorgung über 1,5-V-Microbatterien
BEHAcom Fasertestgerät FFL-110
• Robustes Metallgehäuse
Best.-Nr. 810800 • Reichweite max. 5 km
BEHAcom easylan
BEHAcom easylan
• Überprüfung von LAN-Kabeln nach EN 50173, ISO
11801 und TIA/EIA 568
• Messfrequenz bis 300 MHz, Klasse E/CAT 6
• Messwertspeicher für bis zu 1700 Autotestergebnisse
• Einzel- oder Autotest
• Anschlussmöglichkeit für RJ 45
• Verwendbar für UTP, STP, SSTP
• Haupttestnormen und Kabeltypen werksseitig einprogrammiert
• Für Abnahmemessungen geeignet
• Genauigkeitsklasse TIA/EIA 568 Level III
• TDR-Messung für NEXT und Rückflussdämpfung
Best.-Nr. 870070 • Messung von Fremdspannung
45
9 Anhang
9.1 Unfallverhütungsvorschrift bzgl. Laserstrahlung
Für die Sicherheit des Personals bzw. Anwenders müssen in den verschiedenen Ländern die jeweils gültigen Sicherheitsbestimmungen
bzgl. Laserstrahlung beachtet werden.
In Deutschland sind dies die Unfallverhütungsvorschriften der
Berufsgenossenschaften, es handelt sich hier um autonome Rechtsverordnungen. Die Anwendung und Durchführung wird von den
Berufsgenossenschaften überwacht.
Speziell für die Lichtwellenleitertechnik gilt die Unfallverhütungsvorschrift BGV B2 (bisher VBG 93) Laserstrahlung. Da die zugängliche
Laserstrahlung gefährlich für das Auge und in besonderen Fällen
auch für die Haut ist, müssen diese Vorschriften bzgl. Laserstrahlung beachtet werden.
Im § 4 der BGV B2 (bisher VBG 93) erfolgt eine Klasseneinteilung
von Lasereinrichtungen:
1. Klasse 1: Die zugängliche Laserstrahlung ist ungefährlich.
2. Klasse 2: Die zugängliche Laserstrahlung liegt nur im sichtbaren
Spektralbereich (400 nm bis 700 nm). Sie ist bei kurzzeitiger Bestrahlungsdauer (bis 0,25 s) ungefährlich, auch für das Auge.
3. Klasse 3 A: Die zugängliche Laserstrahlung wird für das Auge gefährlich, wenn der Strahlungsquerschnitt durch optische Instrumente verkleinert wird. Ist dies nicht der Fall, ist die ausgesandte
Laserstrahlung im sichtbaren Spektralbereich (400 nm bis 700
nm) bei kurzzeitiger Bestrahlungsdauer (bis 0,25 s), in den anderen Spektralbereichen auch bei Langzeitbestrahlung ungefährlich.
46
4. Klasse 3 B: Die zugängliche Laserstrahlung ist gefährlich für das
Auge und in besonderen Fällen auch für die Haut.
5. Klasse 4: Die zugängliche Laserstrahlung ist sehr gefährlich für
das Auge und gefährlich für die Haut. Auch diffus gestreute Strahlung kann gefährlich sein. Die Laserstrahlung kann Brand- oder
Explosionsgefahr verursachen.
Lasereinrichtungen müssen den Klassen 1 bis 4 zugeordnet und entsprechend gekennzeichnet sein.
Weiter steht in § 8 - Schutzmaßnahmen beim Betrieb von Lasereinrichtungen:
“Der Unternehmer hat durch technische oder organisatorische Maßnahmen dafür zu sorgen, dass eine Bestrahlung oberhalb der maximal zulässigen Bestrahlung, auch durch reflektierte oder gestreute
Laserstrahlung, verhindert wird”.
47
9.2 Technische Formeln
Akzeptanz- Θ = arcsin
winkel:
nK = Brechzahl des Kerns
nM = Brechzahl des Mantels
Bandbreite: B = 0,441 mit ∆T = Dispersion in ps
∆T
Brechzahl:
mit der Ausbreitungsgeschwindigkeit im
Medium cM und cO = 300.000 km/s
P2
Dämpfung: A(λ) = -10log —
in dB mit P2 < P1 (Leistung an
P1
der Querschnittsfläche 1 bzw. 2)
PWatt
PdBm(λ) = 10log —
1mW
Dämpfungs- α(λ) = A(λ)
—
L
koeffizient:
Dispersion: ∆T = t
in dB/km mit L = Abstand zwischen
der Querschnittsfläche 1 und 2
t 1 mit t1 = Halbwertsbreite des Sendeimpulses
und t2 = Halbwertsbreite des Eingangsimpulses
λ
Material- M (λ) = —
cO
dispersionsparameter:
Numerische NA = nOsinθ =
Apertur:
in ps / (nm x km)
M
1
Wellenlänge:c = fλ = —
λ mit c:
T
λ:
f:
T:
48
mit nK = Brechzahl opt. Kern,
nM = Brechzahl opt. Mantel
nO = Brechzahl außerh. d. Faser
Ausbreitungsgeschwindigkeit
Wellenlänge
Frequenz
Periodendauer
9.3 Hinweise auf Normen
DIN 40146
Begriffe der Nachrichtenübertragung
DIN EN 61754-3
LWL-Steckverbinder, Typ LSA
DIN EN 186180
LWL-Steckverbinder, Typ LSB
DIN EN 186100
LWL-Steckverbinder, Typ F-SMA
DIN EN 50288
Rahmenspezifikation für Etagenkabel
DIN EN 50168
Rahmenspezifikation für
Geräteanschlusskabel
DIN EN 50173
Anwendungsneutrale Verkabelungssysteme
DIN EN 50174
Installation von
Kommunikationsverkabelung
DIN EN 60793
Lichtwellenleiter
DIN IEC 86(Sec) 33
Terminologie der Lichtwellenleitertechnik
DIN IEC 86B(CO)20
Rahmenspezifikation für
LWL-Steckverbinder
DIN EN 61754-2
LWL-Steckverbindung BFOC/2,5
(ST-® Steckverbindung)
EIA/TIA 568
Gebäudeverkabelung
DIN EN 60794
Lichtwellenleiterkabel
IEC 60874-1
Steckverbinder für LWL und Kabel
IEC 61300
LWL-Verbindungselemente
und passive Komponenten
ISO/IEC 11801
Anwendungstabelle Standortverkabelung
49
Beratungsservice
Die Firma CH. BEHA GmbH stellt dem Anwender ihrer Produkte einen umfangreichen und schnellen Service zur Verfügung.
BEHAcom-Geräte werden generell mit einer ausführlichen Bedienungsanleitung geliefert. Sollten dennoch im praktischen Alltag Anwendungsprobleme auftreten, steht Ihnen unter folgender Telefonnummer unser technischer Service von 7.30 bis 17.00 Uhr kostenlos
zur Verfügung.
Technische Hotline: Tel.: 0 76 84/80 09 - 429
Hier haben Sie sofort Kontakt mit einem erfahrenen Techniker, der
Ihre Fragen umgehend beantwortet. Selbstverständlich geben unsere Mitarbeiter auch Hinweise und unterstützen Sie beim Einsatz unserer Geräte.
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Die Firma CH. BEHA GmbH ist auf allen namhaften elektrotechnischen Fachmessen vertreten. Dadurch ist der direkte Kontakt zu
unseren Kunden gewährleistet. Besuchen Sie uns, um unsere
Produkte im Einsatz kennenzulernen, um über Neuheiten informiert
zu werden und um uns Hinweise zu Produktverbesserungen zu geben. Sie finden uns z. B. auf der:
• Hannover Messe Industrie
• Belektro Berlin • exponet Köln
• EAH Hannover
• Ineltec
• Light & building Frankfurt
• Nordelektro Hamburg
• ELTEC Nürnberg München
• Electronica München
• EFA Leipzig
• Inerkama Düsseldorf
• Nord-West-Ino Oldenburg
• Exponet Köln
• ELTEFA Stuttgart
• VIET Messtechnik Wien
• Elektrotechnik Dortmund
Informationen über unsere Messeteilnahme erhalten Sie bei unserer
Vertriebsabteilung. Selbstverständlich finden Sie uns auch auf den
zahlreichen Hausmessen und Informationsveranstaltungen des Elektro-Fachgroßhandels.
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Glossar
Akzeptanzwinkel (acceptance angle)
Größtmöglicher Einkopplungswinkel für Strahlen
in den LWL-Kern
Apertur
s. Numerische Apertur
ATM (Asynchronous Transfer Mode)
Paketorientierte Übertragungstechnik für Hochgeschwindigkeitsnetze
Bandbreite-Länge-Produkt
(bandwidth length product)
Die Bandbreite ist umgekehrt proportional zur
Länge und damit das Produkt aus Bandbreite
und Länge konstant. Das Bandbreite-Länge-Produkt ist abhängig von der Wellenlänge. Einheit:
MHzkm.
Bit (bit)
Grundeinheit für die Information in digitalen Systemen.
Bitfehlerrate (Bit Error Rate)
Die Bitfehlerrate ist definiert als die Anzahl fehlerhafter Bits zur Gesamtzahl der empfangenen
Bits. Typische Werte liegen bei 10-9.
Bitrate, Datenübertragungsrate (bit rate)
Maßeinheit für die Übertragungsgeschwindigkeit
einer Datenübertragung, sie wird üblicherweise
in Bit pro Sekunde (Bit/s) oder Byte/s gemessen.
Brechzahl, Brechungsindex (refractive index)
Eine wellenlängenabhängige Materialkonstante.
Sie ist definiert als Verhältnis der Lichtgeschwindigkeit im Vakuum zu der in einem Medium.
Brechzahlprofil (index profile)
Verlauf der Brechzahl n über einen Durchmesser
der Querschnittsfläche eines LWL
Chromatische Dispersion
(chromatic dispersion)
Zusammenfassung der beiden Effekte Materialdispersion und Wellenleiterdispersion
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Cutoff-Wellenlänge (cut off wavelength)
Auch Grenzwellenlänge genannt: Kürzeste Wellenlänge, bei der nur der Grundmodus eines LWL
allein ausbreitungsfähig ist
Dämpfung A (attenuation)
Verminderung der optischen Signalleistung zwischen zwei Querschnittsflächen eines LWL durch
Verluste. Einheit: dB
Dämpfungskoeffizient a
(attenuation coefficient)
Auf die Länge eines LWL bezogene Dämpfung,
Einheit: dB/km
Dezibel (dB)
Logarithmiertes Verhältnis zweier (elektrischer)
Größen. Einheit: dB
Dispersion (dispersion)
Größe, die Laufzeitunterschiede zwischen Lichtanteilen in einem LWL beschreibt. Entsprechend
ihren Ursachen ist sie unterteilt in Modendispersion, Materialdispersion und Wellenleiterdispersion.
Dunkelstrom (dark current)
Strom am Ausgang eines optischen Empfängers,
wenn keine Strahlung einfällt
Duplexbetrieb (duplex operation)
Übertragung von zwei unabhängigen Signalen
über eine Strecke
Vollduplex: gleichzeitige Übertragung (gleichzeitig Senden und Empfangen möglich)
Halbduplex: zeitlich versetzte Übertragung (Senden und Empfangen nur nacheinander möglich)
Einfügungsdämpfung (insertion loss)
Die Einfügungsdämpfung ist die durch Einfügen
eines optischen Bauelementes in eine optische
Übertragungsstrecke hervorgerufene Dämpfung.
Einmodenfaser (singlemode fiber)
s. Singlemode-Faser
EMV
Abkürzung für Elektromagnetische Verträglichkeit: Unspezifische Beschreibung für die Wirkungen elektrischer und magnetischer Felder (Strahlung) auf technische Systeme und die Natur,
einschließlich der Lebewesen. EMV bedeutet,
dass ein System im Betrieb die Umgegebung
nicht stört und von der Umgebung und den dort
befindlichen Systemen oder Geräten nicht gestört wird.
Extrinsische Verluste (extrinsic losses)
Koppeldämpfung der Strahlungsleistung, verursacht durch mangelhafte Verbindung
Faser (fiber)
siehe Lichtwellenleiter
FDDI (Fiber Distributed Data Interface)
Hochgeschwindigkeitsnetzwerk aus LWL
Ferrule (ferrule)
Steckerstift für die Glasfaser in einem Steckverbinder
FITL (fiber in the loop)
LWL im Ortsanschlussnetz, in dem die Teilnehmer
an Vermittlungsstellen angeschlossen werden
Gradientenfaser (graded-index fiber)
Lichtwellenleiter mit einem Gradientenprofil.
Gradientenprofil (graded-index profile)
Brechzahlprofil einer Faser, das stetig vom Kern
zum Mantel verläuft, meist nach einer Parabelfunktion
Grenzwellenlänge
siehe cutoff-Wellenlänge
Grenzwinkel (critical angle)
Größter Einfallswinkel, bei dem eine sich in einem Medium von relativ hoher Brechzahl ausbreitende Welle auf eine Grenzfläche mit einem
Medium von niedrigerer Brechzahl trifft und bei
dem Brechung gerade noch möglich ist
Halbwertsbreite
(FWHM: full width at half maximum)
Spektrale Breite des abgestrahlten Lichts. Hierunter versteht man den Bereich einer Variablen,
in dem der Wert größer als 50% seines Maximalwerts ist.
HCS-Faser (Hard-Cladded-Silica-Fiber)
Die HCS-Faser besitzt einen Kern aus Quarzglas
und einen Mantel aus Kunststoff.
Hybridkupplung (hybrid adapter)
Kupplung mit zwei verschiedenen Anschlüssen
für unterschiedliche Steckertypen.
IEC (International Electrotechnical Commission)
Internationale Kommission für die Normung auf
dem Gebiet der Elektrotechnik und Elektronik
Infrarot-Bereich (infrared)
Optische Strahlung, deren Wellenlängen im Bereich oberhalb 750 nm liegen. Dieser Bereich des
nicht sichtbaren Licht wird bevorzugt für die
Übertragung mit LWL genutzt.
Intrinsische Verluste (intrinsic losses)
Auf die Faser selbst zurückführende Koppeldämpfung der Strahlungsleistung, verursacht
durch Fehlanpassung bei der Verbindung zweier
nicht identischer Fasern
ISDN (Integrated Services Digital Network)
Einheitliches digitales Netz, mit dem alle Kommunikationsarten über einen Anschluss und ein
Netz übertragen werden
ISO (International Standardisation Organisation)
Organisation mit Sitz in Paris, welche die Arbeit
der internationalen Normierungsinstitute koordiniert. In der Nachrichtentechnik ist die ISO bekannt durch das Referenzmodell für Offene Kommunikation (OSI).
Kabel, optisches (optical cable)
Eine ummantelte Faser, die optische Signale
übertragen kann
Kern (core)
Der Kern ist der zentrale Bereich eines LWL, der
für die Lichtübertragung vorgesehen ist.
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Kerndurchmesser (core diameter)
Durchmesser des lichtführenden zentralen Bereichs eines LWL
Kohärente Wellen (coherent waves)
Wellen mit gleicher Wellenlänge und zeitlich zueinander konstanter Phasendifferenz
Koppelverluste (coupling losses)
Verluste, die bei der Verbindung zweier Fasern
entstehen. Man unterscheidet zwischen faserbedingten (intrinsischen) Koppelverlusten, die
durch unterschiedliche Faserparameter zustande
kommen, und mechanisch bedingten (extrinsischen) Verlusten, die von der Verbindungstechnik herrühren.
Dielektrischer Wellenleiter zur Führung von optischen Wellen (Strahlen) mittels Reflexion;
besteht aus mehreren Schichten, wird auch als
Faser bezeichnet. Der LWL dient zur Übertragung
von Signalen mit elektromagnetischen Wellen im
Bereich optischer Frequenzen. LWL-Kabel bestehen aus Bündeln von Glasfasern.
LWL-Spleißverbindung (fused fiber splice)
Verbindung zweier LWL durch Verschmelzen der
Enden, auch Schmelz-, Thermo- oder Fusionsspleiß genannt.
MAN (metropolitan area network)
Größeres (“städtisches”) Übertragungsnetzwerk,
das ein begrenztes Gebiet umfasst
LAN (local area network)
Lokales Computer-Netzwerk zur Datenübertragung zwischen Datenendgeräten
Mantel (cladding)
Optisch transparentes Material eines LWL, das
den Kern umgibt
Laser (laser)
Abkürzung für “light amplification by stimulated
emission of radiation”. Sehr leistungsstarke
Lichtquelle
Mantelmoden (cladding modes)
Lichtstrahlen, die sich im Mantel ausbreiten. Sie
werden durch die häufigen Übergänge Mantel
Kern stärker gedämpft als die Kernmoden und
sind nach wenigen Metern nicht mehr messbar.
Laserdiode (LD) (laser diode)
Sendediode nach dem Laserprinzip, die aus
Halbleitermaterial (z.B. GaAs) besteht, in Durchlassrichtung betrieben wird und oberhalb eines
Schwellwertes des Stromes kohärentes Licht
aussendet
Lawinen-Fotodiode (APD)
(avalanche photodiode)
Auch mit Avalanche-Fotodiode bezeichnet.
Hochempfindliches Empfangselement, das auf
dem Lawineneffekt basiert. Der Vorteil der APD
ist das gute Signal/Rausch-Verhältnis besonders
bei höheren Bitraten.
LED (light emitting diode)
Lumineszensdiode, Leuchtdiode
Lichtgeschwindigkeit (speed of light)
Die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum beträgt
300.000 km/s. Die Lichtgeschwindigkeit in einem Medium und damit auch dessen Brechzahl
ist von der Wellenlänge abhängig.
Lichtwellenleiter (LWL)
(optical fiber, optical waveguide)
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Materialdispersion (material dispersion)
Dispersion aufgrund der Wellenlängenabhängigkeit der Brechzahl eines Stoffes, bezeichnet mit
M(l)
Medium (medium)
Stoff, Material, in dem ein physikalischer Vorgang betrachtet wird.
Modem (modem)
Von Modulator/Demodulator, auf der Basis des
Trägerstromverfahrens arbeitende elektrische
Datenübertragungseinrichtung für den Einsatz
auf analogen Übertragungswegen begrenzter
Bandbreite, beispielsweise zur Datenübertragung zwischen Computer und Telefonleitung
Moden (modes)
In einem gegebenen LWL-Kern-Querschnitt ausbreitungsfähiger Lichtstrahl
Modendispersion (modal dispersion)
Dispersion aufgrund der verschiedenen Laufzeiten einzelner Moden bei gleicher Wellenlänge
(z.B. sehr stark bei Stufenindexfaser)
Multimode-Faser (multimode fiber)
LWL mit großem Kerndurchmesser, in dem mehrere Moden ausbreitungsfähig sind
Numerische Apertur (numerical aperture)
Sinus des Akzeptanzwinkels. Je größer die numerische Apertur ist, desto mehr Lichtleistung
kann in den LWL eingekoppelt werden.
Optisches Fenster (optical window)
Wellenlängenbereiche, in denen LWL besonders
niedrige Dämpfung besitzen. LED-Systeme arbeiten im 1. optischen Fenster bei 850 nm und
im 2. optischen Fenster bei 1300 nm. LD-Systeme (Laserdiode) werden im 2. und 3. optischen
Fenster bei 1550 nm betrieben.
Opto-elektrischer Wandler
(opto-electrical converter)
Wandelt ankommende optische Signale in elektrische Signale um. Z.B. werden für den Wellenlängenbereich 750...900 nm Silizium-Dioden
verwendet.
OTDR (optical time domain reflectometer)
Rückstreumessgerät: Gerät mit dem Verfahren
zur Beurteilung einer optischen Faser, bei dem
ein optischer Impuls durch die Faser übertragen
und die Strahlungsleistung des zurückgestreuten
und des reflektierten Lichts am Eingang als
Funktion der Zeit gemessen wird. Dieses Verfahren erlaubt die Abschätzung des Dämpfungskoeffizienten einheitlicher Fasern und den Nachweis und die Ortsbestimmung von Fehlern oder
anderen Verlustquellen.
Patchfeld (patch panel)
Verteilfeld zum Verbinden der ankommenden mit
den abgehenden Fasern
Patchkabel (patch cord)
Konfektioniertes Anschlusskabel
Pigtail
Faserstück mit Stecker an einem Ende
Primär-Coating, Primärbeschichtung
(primary coating)
Bei der Herstellung des LWL im direkten Kontakt
mit der Manteloberfläche aufgebrachte Schicht.
Sie schützt die Oberfläche der Faser und macht
sie zusätzlich flexibel.
Quarzglas (silica)
Glasartiges Material, bestehend aus nahezu reinem Siliziumdioxid Si02
Rayleighstreuung (rayleigh scattering)
Streuung, die durch Dichteschwankungen eines
Stoffes (des Kernmaterials) entsteht
Reflexionsgesetz (law of reflection)
Einfallswinkel = Ausfallswinkel
Schnittstelle (interface)
Gemeinsamer Anschlusspunkt zur Verbindung
zweier Hardware-Geräte, z.B. serielle Schnittstelle zum Anschluss von Modems an einen PC.
Simplex
Übertragung eines Signals erfolgt ausschließlich
in eine Richtung
Singlemode-Faser (single mode fiber)
Bei einem kleinen Kerndurchmesser in der Größe
von 9-10 µm ist bei entsprechender Wellenlänge
nur ein Modus ausbreitungsfähig. Die Dispersion ist äußerst gering. Damit ist die SinglemodeFaser zur Übertragung bei großen Distanzen geeignet.
SONET (Synchronous Optical Network)
Schnelle synchrone Übertragungstechnologie
für optische Leiter mit zeitmultiplexem Mehrkanalbetrieb
Spektraler Dämpfungsverlauf
(spectral attenuation)
Gibt die Abhängigkeit der Faserdämpfung von
der Wellenlänge an
Spleißbox (splice box)
Gehäuse oder Gehäuseeinschub, der eine oder
mehrere Spleißkassetten enthält. Die Frontplatte
ist auswechselbar und kann mit verschiedenen
Steckverbindern versehen werden.
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Spleißkassette (splicer organizer)
Kunststoffkassette zur Aufnahme von bis zu 12
Spleißverbindungen mit Spleißschutz und Faserreserve
Spleißverbindung (splicing)
Verbindung zweier Fasern durch Verkleben, Verschweißen oder mechanische Fixierung
Steckverbinder (connector)
Leicht lösbares Verbindungelement zweier LWL
bzw. eines LWL mit Sende- oder Empfangselement
Stufenprofil (step index profile)
Brechzahlprofil, das im Idealfall durch eine konstante Brechzahl innerhalb des Kerns und einem
scharfen Abfall der Brechzahl an der Grenzfläche
von Kern und Mantel charakterisiert ist
Transceiver (MAU: Medium Attachment Unit)
Aktive Komponente eines Ethernet-LANs für den
Anschluss von Endgeräten an das elektrische
Buskabel mit Funktionen zur Signalanpassung
und Kollisionserkennung
Ultraviolette Strahlung (ultraviolet)
Bereich des Spektrums der elektromagnetischen
Wellen, der an das sichtbare Spektrum anschließt
WAN (wide area network)
Weitverkehrsnetz, das mehrere kleine Netze
(LAN, MAN), z.B. aus verschiedenen Ländern,
über größere Entfernungen miteinander verbindet
Wellenleiterdispersion (waveguide dispersion)
Dispersion, die bei wellenlängenunabhängigen
Materialparametern die Abhängigkeit der Gruppenlaufzeit eines einzelnen Modus von den Abmessungen des LWL und der Wellenlänge beschreibt
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Produktlinien der CH. BEHA GmbH
Die Beha-Gruppe ist ein weltweit operierendes Unternehmen mit
flächendeckendem Vertriebsnetz.
Das Technologiezentrum und der Hauptsitz dieser Gruppe bildet die
CH. BEHA GmbH in Glottertal. Ihr innovatives Denken konzentriert
sich auf universelle, praxisgerechte Mess- und Prüfgeräte, Stromversorgungen und Elektronische Lasten für die Elektrotechnik.
Daraus sind die drei Produktlinien UNITEST, BEHAcom und UNIWATT entstanden. Es ist unser Ziel, dieses Know-how systematisch
zu pflegen und auszubauen.
Bei der Neuentwicklung berücksichtigen wir die Wünsche und Erfahrungen der Anwender. Wir wollen nicht einfach nur unsere Ideen
umsetzen, sondern Leistungen anbieten, die den Anforderungen der
Praxis entsprechen.
Die beste Bestätigung für den Erfolg dieser Zusammenarbeit sind
unser abgerundetes Liefersortiment und die zahlreichen internationalen Schutzrechte und Patente.
Für nähere Informationen fordern Sie
unsere detaillierten Unterlagen an.
CH. BEHA GmbH
Elektrotechnik - Elektronik
In den Engematten 14 · 79286 Glottertal
Tel.: +49 (0) 76 84/80 09 - 0 · Fax.: +49 (0) 76 84/80 09-410
http://www.beha.com · e-mail: info@beha.de
Nachfolgend ein kleiner Auszug aus dem BEHA-Produktprogramm:
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UNITEST
®
Mess- und Prüfgeräte für Elektrotechnik und Elektronik
Prüfgeräte für
Messungen nach
DIN VDE 0100, 0105,
Multimeter
Stromzangen
Spannungs- und
Durchgangsprüfer
Drehfeldrichtungsanzeiger
0113, 0701/0702, 0751
FI/RCD-Prüfgeräte
Steckdosentester
UNITEST
®
Mess- und Prüfgeräte für Kabelmesstechnik
Kabelmeter
Leitungssucher
Echometer
UNITEST
®
Mess- und Prüfgeräte für nichtelektrische Größen
Luxmeter und
Lampentester
Thermometer und
Thermofühler
Temperatur- und
Feuchtemessgeräte
Schallpegelmessgeräte
Anemometer/
Luftgeschwindigkeit
Drehzahlmessgeräte
UNIWATT
®
Laborstromversorgungen, Elektronische Lasten
Labornetzgerät
Elektronische Last
Leistungsanalysator
Stichwortregister
Abhörsicherheit
11
Akzeptanzwinkel
17, 20
Alarmtechnik
12
Ausbreitungsgeschwindigkeit 15
Bandbreite
10, 18, 19, 29
Bandbreite-Länge-Produkt
10
Breakout-Kabel
27
Brechung
16
Brechungsgesetz
20
Brechungsindex
17
Brechzahl
15, 16, 20
Bündelader
24, 25
Chromatische Dispersion
22
Dämpfung
10, 18-22, 35-38
Dämpfungsbudget
35
Dämpfungskoeffizient
10, 21
Dämpfungsreserve
36
Dämpfungsverlauf
10, 22, 23, 38
Datenrate
34
Dezibel
21
DIN EN 50173
12
60
DIN VDE 0888
25, 26
Dispersion
20, 22
Einfügedämpfung
32
Einfügedämpfungsmessung 39, 40
Einsatzgebiete
12
Elektromagnetische Wellen
13, 14
Faserschutz
24
Fasertestgerät
42
Fehlerquellen
23
Fernkabel
28
Frequenz
14
Halbwertsbreite
29
Herstellungsverfahren
23
Hohlader
24, 25
IEC 61300-3-4
38-40
Kabelkurzzeichen
26
Kunststoffaser
19
Laserdiode
28
Laserstrahlung
46, 47
Leistungsbilanz
35
Leistungsmessgerät
39, 40
Leuchtdiode
28
Lichtgeschwindigkeit
15
61
Lichtleistung
21
Lichtleiter
9
Lichtquelle
39, 40
Lichtwellenleiter (LWL)
9, 10, 17-22
LWL-Telefon
42
Materialdispersion
22
Messung
37-42
Mikrobiegung
22
Moden
18
Modendispersion
18, 22
Multimode (-faser)
17, 18, 27, 28, 35
Numerische Apertur
20
OTDR
40-42
OTDR-Messkurve
41
Photodiode
28, 29
Potentialtrennung
11
Primär Coating
23, 24
Rayleigh-Streuung
21, 22, 41
Reflexion
16
Rückflussdämpfung
32
Rückstreumessung
40-42
Sicherheitstechnik
12
Singlemode (-faser)
17, 19
62
Spektrum
13, 14, 29
Spleißverbindung
31, 33, 34
Steckverbinder
31-33
Störsicherheit
11
Strahlung (Licht)
14
Totalreflexion
16, 17, 20
Übertragungsbandbreite
22
Übertragungsrate
10
Übertragungsstrecke
35
Übertragungssystem
30, 34
Übertragungstechnik
9, 10
Umrechnungsskala dBm in µW 36
Unfallverhütungsvorschrift
46, 47
BGV B2 (VBG 93)
46, 47
Verbindungstechnik
31
Verlegungshinweise
37
Verluste, extrinsisch
31
Verluste, intrinsisch
31
Vollader
24, 25
Wellenlänge
14, 21
Wellenleiterdispersion
22
63
Notizen
64
Notizen
65
Notizen
© 2003 by CH. BEHA GmbH, In den Engematten 14, D-79286 Glottertal
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4. Auflage Februar 2003. Verfasser: H. Haas
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PCDPM0000003-02
BEHAcom ® easylan
®
Der BEHAcom easylan ist ein tragbares Kabeltestgerät
und dient der vollständigen Überprüfung und Inspektion von
Netzwerkverkabelungen mit einer Messfrequenz bis zu 300MHz.
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Tel.: +49 (0) 76 84/80 09 - 0 • Fax: +49 (0) 76 84/80 09 - 410 • internet: www.beha.com
®
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