21. November 2014
FAQ: „Warum verkaufen Sie nicht 70 km CWDM 10G-Optiken im Bereich 1350–1450?“
Die große Frage
Beim Vergleich von Glasfaser- und Kupfernetzen ist Glasfaser oft der bevorzugte Datenträger. Glasfasernetze ermöglichen die Installation in Gebieten mit stärkeren elektromagnetischen Störungen, verfügen über längere Verbindungsmöglichkeiten und können mehr Informationen über größere Entfernungen übertragen.
Bei den verschiedenen Anwendungen von Glasfasernetzen ist es wichtig sicherzustellen, dass die Daten erfolgreich von der Quelle zum Empfänger gesendet werden. Wenn es zu Verlusten oder Reflexionen kommt, kann es zu einer Verschlechterung des Signals kommen.
Oft werden wir gefragt, warum unser Unternehmen keine 10G-Langstreckenoptiken im Bereich 1350–1450 nm anbietet. Der Verlust durch Glas soll im Wellenlängenbereich von 1200–1600 nm im Allgemeinen gering sein, die Lichtdurchlässigkeit war jedoch in der Vergangenheit auf die Bereiche 1310 nm und 1550 nm beschränkt. Warum ist das?
In diesem Blogbeitrag besprechen wir die optische Rückflussdämpfung und die Logik hinter der Beschränkung der Lichtübertragung auf die Bereiche 1310 nm und 1550 nm.
Optische Rückflussdämpfung
Die optische Rückflussdämpfung (auch ORL genannt) ist das Maß für die Lichtdämpfung vom Eingangsende der Faser bis zum Ausgangsende. Im Wesentlichen handelt es sich dabei um die Lichtmenge, die durch ein Glasfaserkabel reflektiert wird. ORL wird im Allgemeinen in Dezibel (dB) ausgedrückt; Je höher die Dezibelzahl, desto geringer ist die Lichtreflexion. Generell gilt: Je geringer die Rückflussdämpfung, desto größer die Entfernung, die das Licht zurücklegen kann, bevor es verstärkt werden muss. ORL kann als Gesamt-ORL oder Abschnitts-ORL gemessen werden.
Der Dämpfungsgrad des Kabels hängt von seiner Wellenlänge ab. Tabelle 1 zeigt die Dämpfung/Absorption sowohl für Singlemode- als auch für Multimode-Fasern. Der Absorptionspeak bei 1000 nm wird durch die allgemeinen Eigenschaften von Singlemode-Fasern verursacht, und der Peak bei 1400 nm entsteht durch in der Faser verbleibende Wasserspuren. Dies ist ein wesentlicher Faktor, der zur Begrenzung der Lichtübertragung beiträgt.
Eine Reihe spezifischerer Elemente der optischen Rückflussdämpfung wurden zusammengeführt, um die Wellenlängenbeschränkung auf die Bereiche 1310 nm und 1550 nm weiter zu erklären: Faserbiegeverlust über 1600 nm, Rayleigh-Streuung und Hydroxylionen (OH)-Absorption mit Schwerpunkt um 1385 nm.
Biegeverlust
Biegeverluste sind ein häufiges Problem, das auftritt, wenn Kabel so weit gebogen werden, dass das Lichtsignal nicht mehr ordnungsgemäß durch das Kabel wandern kann. Im Allgemeinen sind die Biegeverluste bei längeren Wellenlängen größer; Dadurch wird der nutzbare Wellenlängenbereich der Singlemode-Faser eingeschränkt. Bei Multimode-Fasern ist der Biegeradius bei Transversalmoden höherer Ordnung normalerweise kleiner.
Arten von Biegeverlusten
Es gibt zwei allgemeine Arten von Biegeverlusten: Mikrobiegung und Makrobiegung. Mikrokrümmungsverluste entstehen durch geringfügige Mängel in der Glasfaser (z. B. unsachgemäße Beschichtungsanwendungen, unsachgemäße Verkabelungsverfahren). Diese Art von Verlust erhöht im Allgemeinen die Dämpfung, da Moden niedriger Ordnung mit Moden höherer Ordnung gekoppelt werden. Makrobiegungsverluste treten auf, wenn der Biegeradius einer Faser im Vergleich zum Faserdurchmesser größer ist, insbesondere wenn der Krümmungsradius weniger als einige Zentimeter beträgt.
Rayleigh-Streuung
Rayleigh-Streuung ist die elastische Streuung von Lichtstrahlung durch Teilchen, die viel kleiner als die Wellenlänge des Lichts sind. Interferenzen mit Partikeln, die kleiner als die Lichtwellenlänge sind, lösen die Reaktion aus, wodurch sich das Licht auf seinem Weg durch die Faser in alle Richtungen verteilt. Je näher die Wellenlänge im Vergleich zur Partikelgröße liegt, desto größer ist die auftretende Streuung.
Da ein Großteil des Streulichts einer Faser seitlich aus der Faser austritt, wird nur ein kleiner Teil des Streulichts zurückgestreut und kann in den Faserkern geleitet werden. Aus diesem Grund sind die Rückflussverluste in der Regel sehr hoch.
Absorption: Hydroxylion
Die durch die Umwandlung optischer Leistung in eine andere Energieform verursachte Dämpfung wird als Absorption bezeichnet. Es gibt zwei Unterkategorien der Absorption: extrinsisch und intrinsisch. Die intrinsische Absorption wird durch Vibrationsresonanzen im UV- und IR-Bereich des elektromagnetischen Spektrums verursacht, wohingegen die extrinsische Absorption durch Rayleigh-Streuung durch Verunreinigungen im Glasfaserkabel verursacht wird.
Eine Hauptart der Absorption ist die Absorption von Hydroxylionen (OH). Dies ist eine der möglichen Theorien zur Erklärung der Beschränkung der Lichtübertragung auf 1310 nm und 1550 nm. Wie bereits kurz erwähnt, dienen eingefangene Hydroxylionen, die im Wasser verbleiben, als Verunreinigung, die Dämpfung und Signalverlust verursacht. Dies kann erklären, warum die meisten Übertragungssysteme bei einer Wellenlänge von 1,31 Mikrometern arbeiten.
So testen Sie auf ORL
Es gibt zwei Haupttechniken zum Testen der optischen Rückflussdämpfung:
1) OCWR: Ein als optisches CW-Reflektometer (OCWR) bekanntes Instrument misst eine grundlegende Leistungsmessermessung der Startleistung; Von dort aus vergleicht es die Messung mit der zurückreflektierten optischen Leistung. Ein Nachteil dieser Methode besteht darin, dass sie nicht zwischen Rayleigh-Rückstreuung und Fresnel-Reflexion unterscheiden kann. Aus diesem Grund umfassen alle Messungen eine Rayleigh-Rückstreuung von mindestens 1,5.
2) OTDR: Der gebräuchlichere Ansatz, bekannt als Zeitbereichsmethode, verwendet das optische Zeitbereichsreflektometer (OTDR), um die optische Rückflussdämpfung zu testen. Reflexionsmessungen werden durch Injektion optischer Impulse in die zu prüfende Faser durchgeführt. Gleichzeitig ist es in der Lage, das in der gesamten Faser gestreute oder reflektierte Licht zu extrahieren. Ein Vorteil der Verwendung des OTDR besteht darin, dass es zwischen Rayleigh- und Fresnel-Aktivität unterscheiden kann.
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