Grundlagen: Netzwerk-Verkabelung

Einmodenfasern

Reduziert man den Kerndurchmesser einer Stufenindexfaser so weit, dass sich nur noch der Grundmode parallel zur Faserachse darin ausbreiten kann, erhält man eine Einmoden-Faser. Bei einem Kerndurchmesser unter 10 µm arbeitet Einmodenfaser nur bei Wellenlängen über 1250 nm, also im zweiten oder dritten optischen Fenster. Aufgrund der in diesem Bereich geringen Dämpfung erreicht dieser Glasfasertyp Reichweiten bis zu 100 km. Ein Ineinanderlaufen der Signale durch unterschiedliche Weg in der Faser kann nicht mehr auftreten, so dass auch hohe Bandbreiten möglich sind.

Allerdings tritt statt der Modendispersion mit der frequenzabhängigen Materialdispersion ein anderer Effekt in den Vordergrund. Jeder Impuls muss sich aus physikalischen Gründen aus einem ganzen Paket von Wellen mit nahe beieinander liegenden Frequenzen zusammensetzen. Ein derartiges Wellenpaket hat somit immer eine gewisse Bandbreite in der Frequenz und der Wellenlänge. Die Ausbreitungsgeschwindigkeit von Licht hängt jedoch - wenn auch nur minimal - materialspezifisch von der Wellenlänge ab. Mit wachsender Wellenlänge bewegen sich die einzelnen Frequenzanteile des Impulses daher immer langsamer durch den LWL. Dies führt dazu, dass der Impuls auch bei einer Monomode-Fiber auseinander läuft.

Ein dazu gegenläufiger Effekt, die Wellenleiterdispersion, kompensiert dies etwas: Ein Teil der Welle läuft auch bei einer Monomode-Fiber im Grenzgebiet zum Mantel, der eine höhere Ausbreitungsgeschwindigkeit als der Kern der Faser bietet. Diese Eindringtiefe steigt mit wachsender Wellenlänge, so dass diese Frequenzanteile schneller durch die Faser wandern. betreibt man genügend Aufwand bei der Produktion der Faser, kann man dadurch auch perfekt kompensierte LWL erzeugen.

Neben der Dämpfung wird als charakteristische Eigenschaft bei einer Monomode-Faser nicht mehr das Bandbreitenlängenprodukt angegeben. Diese hängt ja jetzt direkt von den spektralen Eigenschaften des Senders ab. Statt dessen führen die Hersteller den Dispersionskoeffizienten an, über den sich mit der Frequenzverteilung des Senders das Bandbreitenlängenprodukt individuell errechnen lässt. Typisch kommt man dabei auf Werte über 10 GHz/km.

Durch spezielle optische Korrekturfilter, eine perfekte Kompensation von Wellenleiter- und Materialdispersion durch komplexe Mehrfachmantel-Profile und die Nutzung zahlreicher, eng benachbarter Wellenlängen im optischen Fenster (DWDM ) sind mit Einmoden-Fasern extrem hohe Datenübertragungsraten auch über weite Strecken möglich. Sogenannte Ultra Long Haul Systemen erreicht dabei 10 GBit/s über eine Strecke von 4000 km - und das ohne jeglichen zwischengeschalteten elektrischen Verstärker.