Glasfaser vs. polymere optische Fasern

Wenn es um Breitband Netzwerkumgebungen geht, wenden wir uns eigentlich immer Lichtwellenleitern zu. Im Allgemeinen wissen die meisten nicht viel über polymere optische Fasern. Sowohl Glasfaser als auch Lichtwellenleiter aus Plastik haben ihre Vor- und Nachteile. Heute soll es um einige wichtige Eckpunkte bezüglich dieser beiden Komponenten gehen.

Glasfaser – ein Kurzüberblick

Vor ein paar Jahrzenten hätte sich niemand gewagt zu träumen, dass ein kleines Bündel Fasern aus Glas wichtigste Informationen übertragen würde – durch einen Grundstoff der eigentlich weit verbreitet war. Später hatte dann jemand den Einfall und nutzte Licht als überaus geeignetes Mittel, um Daten zu übertragen. Nachfolgend war eine dramatische Entwicklung zu beobachten und Glasfaser wurde zu dem Mittel der Wahl für die digitale Datenübertragung.

Tatsächlich sind Lichtwellenleiter nichts anderes als kleine Bündel von Fasern aus Glas. Was sonst noch in und an Lichtwellenleitern dran ist, wie zum Beispiel der Mantel, die Schutzbeschichtung oder äußere Hülle, sind lediglich Mittel zur Verstärkung der Faser. Glas hat eine natürliche Eigenschaft Licht zu brechen und das funktioniert wie folgt: In Glasfasern erreichen wir eine innere Totalreflexion, um so das Licht in der Faser zu behalten, sodass es sich entlang des Leiters bewegt. In Lichtwellenleitern ist der Kern mit einem Mantel versehen. Der Zweck dieses Mantels besteht darin, sämtliche austretende Lichtstrahlen zurückzuweisen. Somit bleibt das Licht im Faserstrang gefangen. Wichtig ist, dass für den Mantel ein Quarzglas mit niedrigem Brechungsindex verwendet wird. In glasfaserbasierten Kommunikationssystemen wird eigens dafür entwickelte Hardware verwendet. Für Netzwerke, die über Lichtwellenleiter kommunizieren gibt es verschiedene Kommunikationsstandards und -protokolle. Leitungen verschiedener Güteklassen und Typen sind für unterschiedliche Arten von Kurz-, Mittel- und Langstreckenanwendungen verfügbar. Wundern Sie sich vielleicht über die Quelle des Lichts, welche als Signalquelle für Glasfasernetzwerke dient? Es kommt nicht von der Sonne, soviel können wir sagen, zumal die Sonne nicht überall gleichzeitig scheinen kann. In Lichtwellenleitern werden eigens entwickelte LEDs oder Lichtschranken verwendet um das benötigte Licht für den Weg durch die Glasfaser bereit zu stellen.

Diese Lichtquellen sind mit Kommunikationscontrollern verknüpft, welche die Lichtquelle in einem Muster an und aus schalten, um die bereitgestellten digitalen Daten in Lichtsignale zu verwandeln. Für eine „0“ wird die Quelle ausgeschalten und für eine „1“ wird sie eingeschalten. Einfach oder? So funktioniert‘s. Nachfolgend einige der größten Vorteile, die die Nutzung von Glasfaser als unser Kommunikationsmedium mit sich bringt.

Glasfaser – Vorteile

Glasfaserleiter sind eine überaus gute Wahl für eine Vielzahl von Anwendungen und Netzwerkanforderungen. Glas ist einer der häufigsten, natürlich vorkommenden Grundstoffe – was die Frage der Verfügbarkeit vernachlässigbar werden lässt. Netzwerk via Glasfaser ist zu einem globalen Phänomen geworden was es einem einfach macht, die nötigen Teile und Komponenten für die eigene spezifische Anwendung zusammen zu tragen. Dafür sind Lichtwellenleiter in verschiedenen Ausführungen und mit unterschiedlichen Datenübertragungsraten verfügbar. Ein weiterer großer Vorteil von Lichtwellenleitern mit Glaskernvist deren Fähigkeit rauen Umgebungsbedingungen zu widerstehen. Im Gegensatz zu Plastik, können Glasfaserleiter neben Öfen oder anderen Wärmequellen verlegt werden. Die Fähigkeit des Glases, Licht in sich zu transportieren macht es zur idealen Wahl bei Langstreckenanwendungen. Des Weiteren kann Glasfaser sowohl mit Infrarotstrahlung, als auch Strahlung im sichtbaren Bereich betrieben werden. So wie Glasfaserleiter für hohe Umgebungstemperaturen geeignet sind, kann es auch niederen Temperaturen widerstehen.

Grundlagen von polymeren optischen Fasern

Tatsächlich gibt es keinen großen Unterschied zwischen Glasfasern und denen aus Plastik (POF – polymeric optical fiber) wenn man deren Bauart und das grundsätzliche Prinzip betrachtet. In PO – Fasern wird der normale Kern aus Quarzglas mit Plastik ersetzt – das ist alles. Innerhalb des Kabels haben wir kleinste Plastikstränge, welche von verstärkendem Plastik eines anderen Typs umgeben sind. Das Prinzip der Verwendung von Licht bleibt gleich. Um dies zu veranschaulichen: Es geht praktisch um das gleiche Auto, nur verschiedene Straßen. Im Gegensatz zu Glas, welches natürlich vorkommt, werden die Plastikstränge synthetisch hergestellt. Wir können zwar nicht die Eigenschaften von Glas verändern aber, richtig gedacht, wir können die richtige Güteklasse von Plastik herstellen um das bestmöglichste Ergebnis zu bekommen. POF werden für gewöhnlich als Lichtwellenleiter für Endverbraucher gehandelt, da diese deutlich günstiger sind. Diese Art Faser ist in Heimnetzwerken, digitalen Haushaltsgeräten und anderen langsameren Kurzstreckenanwendungen zu finden. Die Distorsion und Dämpfungscharakteristik solcher Leiter macht sie weniger geeignet für Langstreckenanwendungen und hohe Datenraten. Eigentlich basieren sowohl Glasfaser als auch POF auf einem ähnlichen Phänomen. In POF werden polymere optische Fasern für die Datenübertragung verwendet, wobei der Mantel aus speziell formulierten fluorierten Polymeren besteht.

Polymere optische Fasern – Vorteile

Wenn es um Kosteneffizienz und Flexibilität geht bleiben POF ungeschlagen. Optische Fasern, welche mit einem Plastikkern und Mantel versehen werden, sind weitaus günstiger zu bekommen als ihr Pendant aus Quarzglas. Heutzutage gibt es eine ganze Reihe von Zubehör, Steckverbindern und anderen Komponenten für PO Fasern. Die Verfügbarkeit und Anpassungsfähigkeit ist kein Problem. Was die Sicherheit betrifft sind polymere Fasern weitaus besser, da sie harmloses grünes oder rotes Licht verwenden, welches für das bloße Auge sichtbar ist. Ein weiterer großer Vorteil von PO Fasern ist deren Widerstandfähigkeit gegenüber Knicken, Vibrationen und Stößen. Die Handhabung und Installation von polymeren Lichtwellenleitern benötigt keine spezielle Schulung, besondere Werkzeuge oder Techniken. Es kann mit einer einfachen Schere abgetrennt werden und funktioniert wenn es wieder eingesteckt wird.

Glasfaser vs. Polymere optische Fasern – Fazit

Lichtwellenleiter aus Glasfaser und solche aus polymeren Stoffen sind zwei wunderbare Optionen für Netzwerke. Auf der einen Seite haben wir polymere optische Fasern, welche sehr günstig und einfach in der Handhabung sind.

Allerdings ist diese Option nicht für Langstreckenanwendungen geeignet, wohl aber für die Anbindung über kurze Reichweiten. Auf der anderen Seite haben wir die lang erprobte Glasfaser. Glasfaser ist eine universelle Lösung, sowohl für Anwendungen über kurze als auch über lange Strecken.

Lichtwellenleiter mit Glaskern sollten immer dann bevorzugt werden, wenn lange Strecken mit einer hohen Datenrate überbrückt werden müssen, da polymere optische Fasern lediglich Bitraten bis 10Gb/s unterstützen.