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In den letzten rund 20 Jahren haben Glasfaserleitungen die Fernsprechbranche revolutioniert. Auch für die weltweite Verfügbarkeit des Internets spielen Glasfasern eine entscheidende Rolle. Wenn Glasfaser Kupferleitungen für Ferngespräche und Internetverkehr ersetzt, sinken die Kosten drastisch.
Um zu verstehen, wie ein Glasfaserkabel funktioniert, stellen Sie sich einen extrem langen Trinkhalm oder ein flexibles Kunststoffrohr vor. Stellen Sie sich beispielsweise ein mehrere Kilometer langes Rohr vor. Die Innenfläche des Rohrs ist mit einem perfekten Spiegel beschichtet. Sie schauen nun in ein Ende des Rohrs. Am anderen Ende, einige Kilometer entfernt, schaltet ein Freund eine Taschenlampe ein und leuchtet hinein. Da die Innenseite des Rohrs ein perfekter Spiegel ist, wird das Licht der Taschenlampe von den Rohrwänden reflektiert (selbst wenn das Rohr gebogen oder gewunden ist), und Sie sehen es am anderen Ende. Wenn Ihr Freund die Taschenlampe im Morsecode ein- und ausschalten würde, könnte er durch das Rohr mit Ihnen kommunizieren. Das ist das Prinzip eines Glasfaserkabels.
Ein Kabel aus einem verspiegelten Rohr wäre zwar machbar, aber sperrig und die Innenbeschichtung mit einem perfekten Spiegel wäre schwierig. Daher besteht ein echtes Glasfaserkabel aus Glas. Dieses Glas ist unglaublich rein, sodass selbst bei einer Länge von mehreren Kilometern noch Licht hindurchdringen kann (stellen Sie sich Glas vor, das so transparent ist, dass ein mehrere Kilometer dickes Fenster immer noch klar erscheint). Das Glas wird zu einem sehr dünnen Strang gezogen, dessen Dicke mit der eines menschlichen Haares vergleichbar ist. Dieser Glasfaserstrang wird anschließend mit zwei Kunststoffschichten ummantelt.
Durch die Kunststoffbeschichtung des Glases entsteht eine Art Spiegel um den Glasfaserstrang. Dieser Spiegel bewirkt eine Totalreflexion, ähnlich wie eine perfekte Spiegelbeschichtung an der Innenseite eines Rohres. Dieses Phänomen lässt sich mit einer Taschenlampe und einem Fenster in einem dunklen Raum beobachten. Richtet man die Taschenlampe im 90-Grad-Winkel durch das Fenster, durchdringt das Licht das Glas ungehindert. Hält man die Taschenlampe jedoch in einem sehr flachen Winkel (nahezu parallel zum Glas), wirkt das Glas wie ein Spiegel, und der Lichtstrahl wird vom Fenster reflektiert und trifft auf die Wand im Raum. Licht, das sich durch die Faser ausbreitet, wird auf ähnliche Weise in flachen Winkeln reflektiert und bleibt vollständig in der Faser.
Um Telefongespräche über ein Glasfaserkabel zu übertragen, werden analoge Sprachsignale in digitale Signale umgewandelt (siehe Funktionsweise analoger und digitaler Aufzeichnung für Details). Ein Laser an einem Ende des Kabels schaltet sich ein und aus, um jedes einzelne Bit zu senden. Moderne Glasfasersysteme mit einem einzigen Laser können Milliarden von Bits pro Sekunde übertragen – der Laser kann mehrere Milliarden Mal pro Sekunde ein- und ausgeschaltet werden. Die neuesten Systeme verwenden mehrere Laser mit unterschiedlichen Farben, um mehrere Signale in dieselbe Faser einzuspeisen.
Moderne Glasfaserkabel können ein Signal über beträchtliche Entfernungen übertragen – bis zu 100 km. Auf einer solchen Fernleitung befindet sich alle 65 bis 95 km ein Technikum. Dieses Technikum empfängt das Signal und sendet es in voller Stärke zum nächsten Streckenabschnitt weiter.
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