Was ist ein Multimode-Glasfaserkabel?

Multimode-Glasfaserkabel sind optische Kerne aus Glas, Kunststoff oder kunststoffummanteltem Siliziumdioxid (PCS), die in eine nicht absorbierende Ummantelung eingehüllt sind und für die Übertragung mehrerer Lichtwellenlängen für die digitale Kurzstrecken-Kommunikation verwendet werden. Die Multimode-Übertragung variiert die Reflexionswinkel von Tausenden von Wellenformen pro Sekunde und überträgt codierte digitale Informationen von den Sendern zu den Empfangsdecodern, um sie wieder in elektronische Signale umzuwandeln. Diese Wellen können sich über die Entfernung auf unterschiedliche Weise ausbreiten, wodurch Multimode-Fasern für Anwendungen von etwa 5 km oder weniger besser geeignet sind. Ihre Kerne, die breiter als Singlemode-Fasern sind, sind ungefähr so ​​breit wie ein paar menschliche Haare, von ungefähr 60 bis 900 Mikron (um). Sie lassen typischerweise Infrarotlicht von 850-1.300 Nanometern (nm) von Leuchtdioden (LED) durch.

Lichtwellenlängen von ca. 850 nm dienen den kürzeren Abständen von Multimode-Glasfaserkabeln, Wellenlängen von 1.300 nm den längeren Reichweiten. Diese Wellenlängen durchlaufen die Faser unter kritischen Winkeln und zwingen sie, am Zielpunkt als einzelner Impuls vorwärts zu konvergieren. Die geraden Low-Mode-Wellen bleiben näher an der Achse des Kerns. Wellen mit hohen Moden prallen vom Boden bis zur Decke von der Verkleidung ab, verlieren etwas Energie als Wärme und kommen manchmal später als die unteren Moden an. Dies bedeutet, dass die Multimode-Faser eine stärkere Dämpfung oder einen stärkeren Signalverlust und eine stärkere Modendispersion aufweist als die Langstrecken-Laserübertragungen der Single-Mode-Faser.

In den meisten Anwendungen von Multimode-Glasfaserkabeln wird Wave Division Multiplexing (WDM) nicht verwendet, sodass zwei Kerne über die Länge der Faser verlaufen, um die Übertragungskapazitäten zu erhöhen. Typischerweise übertragen Multimode-Fasern Daten mit Raten von 10 Megabit pro Sekunde (Mb / s) bis 10 Gigabit pro Sekunde (Gb / s). Multimode-Signaldispersionen und -dämpfungen verschlechtern sich mit der Entfernung, was zu beeinträchtigten oder fehlgeschlagenen Übertragungen führen kann.

Zahlreiche Dispersionseffekte wirken sich auf die Entfernung aus, wodurch sich die Signale entlang des Wellenleiters verschlechtern können. Aus diesem Grund werden für größere Entfernungen leistungsstärkere Single-Mode-Fasern verwendet. In der Praxis bedeutet die Optimierung der Übertragungskapazität, der Entfernungen und der unterstützenden Technologien, dass mit dem Aufkommen von optisch-digitalen Netzen Tausende von gleichzeitigen Telefonanrufen über Kupfernetzwerke Millionen erreichen können.

Lichtwellen wandern im Wesentlichen auf zwei Arten durch das Multimode-Glasfaserkabel: Stufenindex- und Gradientenindex-Ausbreitung. Der Stufenindexmodus ähnelt eher einem Zick-Zack-Muster in Kernen mit einem Durchmesser von bis zu 100 um. Die Übertragung trennt ihre Wellen, um die Signalüberlappung zu minimieren, wodurch die Informationstragfähigkeit begrenzt wird. Dieser Modus eignet sich besser für Anwendungen mit kurzer Länge, z. B. für Glasfaser-Handfernrohre, und sollte nicht mit einem Einmoden-Stufenindex verwechselt werden, bei dem parallele Laserstrahlen entlang einer geraden Achse durch einen sehr schmalen Kern laufen.

Graded-Index-Modus trägt helikale Wellen. Die High-Mode-Wellen, die in der Nähe des äußeren Mantels abprallen, bewegen sich schneller als die Low-Mode-Wellen in der Nähe der Achse. Höhere Moden legen letztendlich eine größere Gesamtstrecke zurück, so dass sie idealerweise gleichzeitig mit den Wellen niedrigerer Moden eintreffen, um die Streuung zu verringern und als Einzelimpuls gelesen zu werden.

Typischerweise aus Glas hergestellt, sind mehr kunststoffbeschichtete Silica- und Kunststoff-Lichtwellenleitermaterialien (POF) erhältlich, was die Kosten weiter senkt. Das kostengünstigste und gebräuchlichste Multimode-Glasfaserkabel wird häufig in lokalen Anwendungen und Infrastrukturen eingesetzt. Diese dauerhaften digitalen Netzwerke mit geringem Stromverbrauch sind dünn, nicht entflammbar und beständig gegen elektrische und Funkstörungen.