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Glasfaserkabel werden überall eingesetzt, um unsere moderne Welt zu vernetzen und Informationen über Länder und weite Ozeane hinweg zu übertragen. Doch wie funktionieren sie? Bevor wir uns zu sehr in die technischen Details vertiefen, schauen Sie sich doch das folgende Video an, um eine einfache Zusammenfassung zu erhalten, wie alles zusammenhängt.
Wie sie funktionieren
Glasfaser ist im Grunde recht einfach zu verstehen. Im Wesentlichen werden Informationen in Form von Licht von einem Ort zum anderen gesendet, was in der Regel über Glasfaserkabel geschieht. Der Vorteil liegt in der sogenannten Totalreflexion (TIR). Das bedeutet, dass das Licht durch ein flexibles Glasfaserkabel geleitet wird, indem es einfach von einer Oberfläche zur anderen springt, bis es sein Ziel erreicht.
Reflexion vs. Brechung
Wenn Licht auf eine Oberfläche trifft, kann es entweder von dieser reflektiert werden (Reflexion) oder sie durchdringen (Brechung). Der Schlüssel zur Lichtübertragung mittels Glasfaser besteht darin, sicherzustellen, dass das Licht in einem größeren Winkel als dem kritischen Winkel auf die Oberfläche trifft, um eine vollständige Reflexion und keine Brechung zu gewährleisten. Dies erfordert einiges an Mathematik, vereinfacht gesagt sollte man jedoch darauf achten, dass der Winkel der Oberfläche, auf die das Licht trifft, nicht zu groß ist, um eine Reflexion und keine Brechung zu gewährleisten.
Den Aufbau von Glasfaserkabeln verstehen
Glasfaserkabel bestehen typischerweise aus einem Kern aus ultrareinem Glas, der von einer äußeren Glasschicht, dem sogenannten Mantel, umgeben ist. Der Mantel ist so konstruiert, dass sein Brechungsindex durch die Verwendung kleiner Bor- oder Germaniumpartikel verringert wird. Kern und Mantel bestehen aus einem sehr langen, dünnen Glasstück, das durch Erhitzen einer sogenannten Vorform entsteht. Der Kern besteht in der Mitte aus reinem Glas, die Außenseite aus dem Mantel. Anschließend wird das Stück auf eine ungewöhnliche Länge von etwa 18,2 m (60 Fuß) gestreckt.
Daten per Licht senden
Daten werden in unserer modernen Gesellschaft in sogenannten Binärzahlen gesendet und empfangen, im Wesentlichen Einsen und Nullen. Stellen Sie sich das wie einen Lichtschalter mit zwei Stellungen vor: An (1) oder Aus (0). Wenn Sie das Licht am Schalter nach einem bestimmten Muster ein- und ausschalten, können Sie damit relativ komplexe Nachrichten erstellen. Wie im folgenden Beispiel:
Die Datenübertragung erfolgt in ähnlicher Weise über Glasfaserkabel in Form von Laserlichtimpulsen mithilfe der sogenannten Pulscodemodulation (PCM). Leider ist dies ein umfangreiches Thema, das möglicherweise in einem zukünftigen Artikel behandelt wird.
Zusammenfassend
Mithilfe von Glasfasern können wir durch geschickte Nutzung der Lichtreflexion und -brechung über speziell entwickelte Glasfaserkabel Informationen mit Lichtgeschwindigkeit (309.000 Kilometer pro Sekunde) rund um den Globus senden.
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