Worum handelt es sich bei einem Stecker, der auf der Aufweitung des Modenfelddurchmessers gründet?

9. Februar 2021 / Allgemein

In der Welt der Gebäude- und Rechenzentrumsinfrastruktur sind die meisten von uns mit typischen Glasfasersteckern wie Duplex-LC-, SC- und ST-Steckern und Multifaser-MPOs vertraut. Vielleicht haben Sie auch schon von Steckverbindern mit erweitertem Lichtwellenleiter gehört oder sind auf ein Szenario gestoßen, das diese benötigt.

Für den Fall, dass Sie mit diesen Steckverbindern, ihren Anwendungen und Testüberlegungen nicht vertraut sind, dachten wir, wir helfen Ihnen, Ihr Wissen zu „erweitern“.

Wie unterscheiden sie sich?

Typische Faserstecker werden als physische Kontaktstecker betrachtet, was bedeutet, dass sie zwei optische Fasern physisch ausrichten und zusammenfügen, wobei Techniken wie Indexanpassungsgel, Fusionsspleißen, Epoxid/Politur oder andere Mittel verwendet werden. Im Gegensatz dazu sind Expanded-Beam-Verbindungen berührungslos, d. h. das Lichtsignal durchläuft einen kleinen Spalt zwischen zwei Steckerstirnflächen. Expanded-Beam-Steckverbinder erreichen dies, indem sie Linsen verwenden, um Lichtsignale zu erweitern und zu kollimieren, was im Wesentlichen das Signal von einer kleineren Faserkerngröße auf einen viel größeren Durchmesser erweitert und die Lichtsignale parallel zueinander sendet. Der aufgeweitete Strahl kann bis zu 150 mal größer sein als der ursprüngliche Faserkern. Eine zweite Linse fokussiert dann das Licht wieder in die Anschlussfaser und bringt das Lichtsignal im Wesentlichen auf den kleineren Kerndurchmesser zurück.

Obwohl sie aufgrund der Linsen in der Regel teurer sind, bieten Steckverbinder mit aufgeweitetem Strahl den Vorteil, dass sie Staub, Schmutz und andere Verunreinigungen auf der Faserendfläche tolerieren. Und da sich die beiden Faserendflächen nicht berühren, können sie weit mehr Steckzyklen ohne häufige Reinigung überstehen und sind widerstandsfähiger gegen Beschädigungen durch Vibrationen und andere mechanische Kräfte. Diese Steckverbinder sind auch als nicht stecker- oder buchsenspezifisch erhältlich, so dass keine Bedenken hinsichtlich der Sicherstellung von Stecker-zu-Buchse-Verbindungen in verketteten Verbindungen bestehen.

Wo werden sie eingesetzt?

Steckverbinder mit aufgeweitetem Strahl finden sich typischerweise in rauen Umgebungen, wie z. B. im Bergbau, bei Außenübertragungen, im Offshore-Bereich und in einigen Anwendungen der Fabrikautomation. Sie werden auch häufig in medizinischen Anwendungen eingesetzt, die Tausende von Steckzyklen erfordern und Mikroorganismen, Flüssigkeiten und anderen Verunreinigungen ausgesetzt sind, die in einer klinischen Umgebung vorkommen.

Aufgrund ihrer höheren Steckzyklen werden Steckverbinder mit aufgeweitetem Strahl häufig in militärischen und temporären Anwendungen, wie z. B. in Katastrophenschutzszenarien des Bundes, eingesetzt. TFOCA (Tactical Fiber-Optic Cable Assemblies), die für den taktischen Einsatz im militärischen Bereich entwickelt wurden, verwenden häufig Steckverbinder mit aufgeweitetem Strahl, da sie einfach zu stecken sind und extremen Temperaturen, Staub und Sand standhalten.

Was sind die Überlegungen?

Wie physikalische Kontaktsteckverbinder sind Steckverbinder mit aufgeweitetem Strahl in Multimode- und Singlemode-Fasertypen erhältlich, und zwar in mehreren Faserzahlen, typischerweise 2 bis 16 Fasern. Sie können werkseitig vorkonfektioniert sein oder werden vor Ort mit Standard-Epoxy-Polierverfahren konfektioniert. Neuere Mikro-Versionen sind auch mit einem kleineren Durchmesser erhältlich, um Platz zu sparen, aber selbst diese kleineren Versionen sind wegen der Linsen typischerweise mindestens doppelt so groß wie ein LC-Stecker.

Wie bei allen Glasfasersystemen ist der wichtigste Leistungsfaktor bei Steckverbindern mit erweitertem Strahl immer noch die Einfügedämpfung, auf die Sie testen müssen. Bei Verbindern mit aufgeweitetem Strahl führt der Spalt zwischen den beiden Stirnseiten zu etwas höheren Einfügedämpfungswerten. Ein Standard-Multimode-LC-Steckverbinder hat typischerweise eine maximale Einfügedämpfung von etwa 0,15 dB, während sie bei einem Multimode-Steckverbinder mit aufgeweitetem Strahl bis zu 2,0 dB betragen kann. Darüber hinaus kann die Verwendung von Linsen in diesen Steckverbindern die unterstützten Wellenlängen einschränken, weshalb sie nicht für WDM-Anwendungen (Wavelength Division Multiplexing) empfohlen werden.

Für das Testen einer Glasfaserverbindung, die diese Stecker verwendet, ist eine Schnittstelle mit erweitertem Strahl erforderlich. Daher benötigen Sie entweder ein Testset für den Verlust des aufgeweiteten Strahls oder ein Referenzkabel für den Test von aufgeweiteten Strahlen (z. B. SC auf aufgeweiteten Strahl) für die Verwendung mit Ihrem Fluke CertiFiber® Pro Optical Loss Test Set oder OptiFiber Pro OTDR. Testreferenzkabel sind bei einigen Herstellern von Steckverbindern für aufgeweitete Strahlen erhältlich.

Während Sie in Hochgeschwindigkeits-Rechenzentrumsanwendungen wie 40 oder 100 Gig (40GBASE-SR4/100GBASE-SR4) mit einer maximalen Kanaldämpfung von 1,9 dB keine Steckverbinder für aufgeweitete Strahlen finden werden, können in Anwendungen, bei denen die Leistung der Einfügedämpfung nicht im Vordergrund steht (z. B. bei kürzeren Entfernungen und langsamen Übertragungen), die Vorteile der höheren Steckzyklen und der Beständigkeit gegen raue Umgebungen die höhere Einfügedämpfung ausgleichen.