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Die Glasfaserübertragung bietet gegenüber anderen Übertragungsmethoden wie Kupfer oder Funk zahlreiche Vorteile. Glasfaser ist leichter, kleiner und flexibler als Kupfer und kann Signale schneller über größere Entfernungen übertragen. Die Leistung von Glasfaser wird jedoch von vielen Faktoren beeinflusst. Um eine gute und stabile Leistung der Glasfaser zu gewährleisten, müssen viele Aspekte berücksichtigt werden. Der Verlust durch Glasfaser ist dabei ein vernachlässigbares Problem und hat für viele Ingenieure bei der Auswahl und Handhabung von Glasfaser höchste Priorität. Dieser Artikel bietet detaillierte Informationen zum Thema Verlust durch Glasfaser.
Licht in Glasfaser
Wenn ein signaltragender Lichtstrahl durch den Kern einer Glasfaser läuft, verringert sich die Lichtstärke. Dadurch wird auch die Signalstärke schwächer. Dieser Verlust an Lichtleistung wird allgemein als Glasfaserverlust oder -dämpfung bezeichnet. Die Abnahme der Leistung wird in dB angegeben. Während der Übertragung kann etwas passieren, was den Glasfaserverlust verursacht . Um optische Signale reibungslos und sicher zu übertragen, muss der Glasfaserverlust verringert werden. Die Ursachen für den Glasfaserverlust liegen in zwei Bereichen: internen und externen Ursachen der Glasfaser, die auch als intrinsische Faserkerndämpfung und extrinsische Faserdämpfung bezeichnet werden.
Intrinsische Faserkerndämpfung
Interne Gründe für den Verlust von Glasfasern, die durch die Glasfaser selbst verursacht werden, werden üblicherweise auch als intrinsische Dämpfung bezeichnet. Es gibt zwei Hauptursachen für die intrinsische Dämpfung. Eine davon ist die Lichtabsorption und die andere die Streuung.
Lichtabsorption ist eine Hauptursache für Verluste bei der optischen Übertragung. Das Licht wird in der Faser durch die Materialien absorbiert. Daher wird Lichtabsorption auch als Materialabsorption bezeichnet. Tatsächlich wird die Lichtleistung aufgrund von Molekülresonanz und Wellenlängenverunreinigungen absorbiert und in andere Energieformen wie Wärme umgewandelt. Jedes reine Material hat eine atomare Struktur und absorbiert selektive Wellenlängen der Strahlung. Es ist unmöglich, absolut reine Materialien herzustellen. Daher dotieren Glasfaserhersteller Germanium und andere Materialien mit reinem Siliziumdioxid, um die Leistung des Glasfaserkerns zu optimieren.
Streuung ist eine weitere Hauptursache für Glasfaserverluste. Sie bezeichnet die Lichtstreuung, die durch molekulare Unregelmäßigkeiten in der Glasstruktur verursacht wird. Bei der Streuung wird die Lichtenergie in alle Richtungen gestreut. Ein Teil der Energie bewegt sich weiter nach vorne. Das nicht nach vorne gestreute Licht geht in der Glasfaserverbindung verloren, wie in der folgenden Abbildung dargestellt. Um die durch Streuung verursachten Glasfaserverluste zu reduzieren, sollten daher Unvollkommenheiten im Glasfaserkern beseitigt und die Beschichtung und Extrusion der Glasfaser sorgfältig kontrolliert werden.
Die intrinsische Dämpfung des Faserkerns, einschließlich Lichtabsorption und -streuung, ist nur eine der Ursachen für Glasfaserverluste. Auch die extrinsische Faserdämpfung ist von großer Bedeutung und wird meist durch unsachgemäßen Umgang mit Glasfasern verursacht. Es gibt zwei Hauptarten der extrinsischen Faserdämpfung: Biegeverlust und Spleißverlust.
Biegeverluste sind ein häufiges Problem, das durch unsachgemäße Handhabung von Glasfasern zu Glasfaserverlusten führen kann. Sie werden durch eine Biegung der Glasfaser verursacht. Es gibt zwei grundlegende Arten: Mikrobiegungen und Makrobiegungen (siehe Abbildung oben). Makrobiegungen bezeichnen eine starke Biegung der Glasfaser (mit einem Radius von mehr als 2 mm). Um den Glasfaserverlust zu reduzieren , sollten die folgenden Ursachen beachtet werden:
1. Faserkern weicht von der Achse ab;
2. Herstellungsfehler;
3. Mechanische Einschränkungen während des Faserverlegungsprozesses;
4. Umwelteinflüsse wie Temperatur-, Feuchtigkeits- oder Druckänderungen.
Das Spleißen von Glasfasern ist eine weitere Hauptursache für extrinsische Glasfaserdämpfung. In einem Glasfasernetz ist es unvermeidlich, Glasfasern mit anderen zu verbinden . Der durch das Spleißen verursachte Glasfaserverlust lässt sich nicht vermeiden, kann aber durch richtige Handhabung auf ein Minimum reduziert werden. Die Verwendung hochwertiger Glasfaserstecker und Schmelzspleißen können dazu beitragen, den Glasfaserverlust effektiv zu reduzieren.
Die obige Abbildung zeigt die Hauptursachen für Verluste in Glasfasern, die in verschiedenen Typen auftreten. Um die intrinsische Faserkerndämpfung zu reduzieren, ist die Auswahl der richtigen Glasfaser- und optischen Komponenten erforderlich. Um die extrinsische Faserdämpfung auf ein Minimum zu reduzieren, sind die richtige Handhabung und die entsprechenden Fähigkeiten erforderlich.
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