Anwendungen von Gradientenindexfasern

Netzwerkingenieure stehen bei der Auswahl der am besten geeigneten Glasfaserverkabelung für ihre individuellen und spezifischen Anforderungen vor verschiedenen komplexen Entscheidungen. Soll es eine Multimode- oder eine Singlemode-Faser sein? Im Falle von Multimode eine Gradientenindex- oder Stufenindexfaser? Dies sind nur zwei der vielen Fragen, die bei der Auswahl einer Glasfaserlösung zu klären sind.

In vielen Fällen besteht die beste Taktik darin, die spezifische Anwendung, für die das Glasfaserkabel benötigt wird, zu ermitteln und zu verstehen und dann viele Optionen zu bewerten, um am Ende den Typ des Glasfaserkabels zu finden, der am besten geeignet ist. Wie wichtig sind Latenz, Bandbreite, Geschwindigkeit usw.? Wie groß ist die erforderliche Verbindungsdistanz? Gibt es Budgetbeschränkungen? Die Kenntnis der Antworten auf diese Fragen kann bei der Entscheidungsfindung helfen.

STEP INDEX Vs. GRADED INDEX

Sowohl Stufenindex als auch Gradientenindex sind zwei Arten von Multimode-Fasern. Bei Step-Index-Fasern bleibt der Brechungsindex des Kerns gleich. Daher bewegen sich die Lichtstrahlen, die eine Stufenindexfaser durchqueren, mit der gleichen Geschwindigkeit, und die Strahlen, die einen kürzeren Weg zurücklegen, kommen früher an als die Strahlen, die einen längeren Weg zurücklegen.

Bei Fasern mit abgestuftem Brechungsindex liegt der maximale Brechungsindex im zentralen Bereich, wodurch die Geschwindigkeit der Strahlen, die sich durch das Zentrum bewegen, begrenzt wird. Andererseits nimmt der Brechungsindex des Kerns einer Gradientenfaser zum Mantel hin ab. Daher bewegen sich die verschiedenen Lichtstrahlen, die durch eine Gradientenindex-Faser laufen, mit unterschiedlicher Geschwindigkeit. Im Gegensatz dazu bewegen sich die Strahlen, die durch die Randbereiche des Kerns laufen, mit höherer Geschwindigkeit. Infolgedessen benötigen alle Lichtstrahlen, die eine Gradientenindex-Faser durchqueren, fast die gleiche Zeit bis zum Austritt.

Wann sollte man GRADED INDEX FIBER verwenden?

Eine Gradientenindexfaser ist eine optische Faser, deren Brechungsindex im Kern umgekehrt proportional zum radialen Abstand ist. Mit anderen Worten: Der Brechungsindex des Kerns nimmt mit zunehmendem radialen Abstand ab. Nach den ITU-Normen wird die Gradientenindexfaser als G.651.1 klassifiziert.

Gradientenindexfasern gelten in vielen Anwendungsfällen als optimale Lösung. Wie viele andere Multimode-Fasern wird auch die Gradientenindex-Faser häufig als am besten geeignet und praktikabel für Kurzstreckenanwendungen angesehen. Im Vergleich dazu bietet die Gradientenindex-Faser eine geringere modale Dispersion als die Stufenindex-Multimode-Faser, weshalb sie vergleichsweise höhere Übertragungsbandbreiten bewältigen kann.  

GRADED INDEX FIBER für REDUZIERTE MODALE DISPERSION

Modale Dispersion tritt auf, wenn mehrere Moden oder Wellen des Lichts innerhalb einer einzigen Faser unterschiedliche Wege durchlaufen. Wenn das Licht verschiedene Wege durchläuft, führen einige Signale und erreichen den Empfänger früher als andere. Dies führt zu einer geringeren Bandbreite und einer Verbreiterung des Signals. Durch die Modendispersion wird die Bandbreite des Signals auf einige Dutzend MHz pro Kilometer begrenzt, d. h. bei einer 1-Kilometer-Verbindung kann die Bandbreite des Signals nicht über einige Zehntel MHz hinausgehen.

Wie bereits erwähnt, können Multimode-Fasern entweder einen Stufenindex oder einen abgestuften Index aufweisen. Der Gradientenindex bietet zahlreiche Vorteile im Vergleich zu Multimode-Fasern mit Stufenindex und reduziert die Modaldispersion erheblich. Die Modaldispersion kann mit Hilfe von Fasern mit kleinerer Kerngröße, wie z.B. 50um, die in den heute erhältlichen OM3- und OM4-Glasfaserkabeln zu finden sind, weiter reduziert werden, wodurch Übertragungsraten bis zu 10G und sogar über mehrere hundert Meter hinaus möglich sind.

GRADIENTENINDEXFASER - VORTEILE

• Lichtstrahlen bewegen sich auf kontrollierte Weise
• Es ist ideal für Anwendungen über große Entfernungen
• Sie ist weniger anfällig für Dämpfungen
• Alle Strahlen, die den Kern einer Gradientenfaser durchqueren, brauchen fast die gleiche Zeit, um am Empfänger anzukommen
 

GRADIENTENINDEXFASER - IDEALE ANWENDUNGEN

Mit ihrer Fähigkeit, hohe Bandbreiten über kurze und mittlere Entfernungen zu liefern, sind Gradientenindex-Fasern die ideale Wahl für eine Vielzahl von Anwendungen wie z. B.;

Geschäfts- und Wohngebäude: Gradientenindex-Glasfasern können eine praktikable Netzwerklösung für Geschäfts- und Wohngebäude sein, einschließlich aber nicht beschränkt auf Wohnungen, Büros und Gebäude.

Datenzentren: Die heutigen Rechenzentren stehen unter dem immensen Druck, Anwendungen mit hoher Bandbreite über Singlemode-Fasern bereitzustellen. Allerdings kann eine Gradientenindex-Multimode-Faser, insbesondere OM4 und OM3, aufgrund ihrer hohen Bandbreite auch in Datenzentren eingesetzt werden.

Große Schiffe:  Kommunikationsnetze sind überall wichtig geworden, auch auf hoher See. Der abgestufte Faserindex mit hoher Bandbreite ist eine ausgezeichnete Wahl für große Schiffe.

Kleine Campusse und lokale Netzwerke: Campus und Gebäude verfügen über lokale Netze; die Gradientenindex-Faser kann eine bessere Entfernung und Bandbreite bieten, insbesondere zwischen und über verschiedene Einrichtungen auf dem Campus.

Fazit:

Der Hauptvorteil der Gradientenindex-Faser im Vergleich zu den anderen Typen ist ihre Tendenz, die Modelldispersion zu minimieren. Gradientenindex-Fasern sind teurer als Stufenindex-Fasern, aber die höheren Kosten werden durch höhere Bandbreiten und längere Verbindungsstrecken wieder wettgemacht. Sie können jedoch den am besten geeigneten Fasertyp bestimmen, nachdem Sie die Bandbreiten- und Geschwindigkeitsanforderungen Ihrer spezifischen Anwendungen und andere Faktoren analysiert haben.