Was sind Multimodus(MM)-Glasfasern?
Was sind Multimodus(MM)-Glasfasern?
Multimode(MM)-Glasfasern haben einen optischen Kern mit großem Durchmesser, die mehrere Moden übertragen können. Die wichtigsten Anwendungen sind beispielsweise Telekommunikation und Audio/Video-Verbindungen. Einige optische Spezialfasern sind auch als MM-Glasfasern erhältlich, z. B. für medizinische Anwendungen und die Laserstrahlführung.
Großer Kern und hohe numerische Apertur (NA)
Multimode-Glasfasern haben einen größeren Kerndurchmesser als Singlemode-Glasfasern, sodass gleichzeitig mehrere Moden übertragen werden können. Dank des größeren Kerndurchmessers können Multimode-Glasfasern Licht über größere Strecken als Singlemode-Glasfasern übertragen. Sie sind deshalb ideal für den Einsatz in lokalen Netzwerken (LANs) und für Daten-/Telekommunikationsanwendungen geeignet, für die längere Strecken überbrückt werden müssen.
Der gebräuchlichste Typ der Multimode-Glasfasern ist die 62,5/125-Glasfaser, die einen Kerndurchmesser von 62,5 μ und einen Manteldurchmesser von 125 μ aufweist. Diese Glasfaser kommt in verschiedensten Anwendungen wie Ethernet-Netzwerken, FTTH(Fiber-to-the-Home)-Systemen und anderen Kurzstrecken-Kommunikationsnetzen zum Einsatz. In den letzten Jahren haben Fortschritte bei der Multimode-Glasfasertechnologie die Entwicklung von Multimode-Glasfasern mit höherer Kapazität ermöglicht, die größere Bandbreiten und damit höhere Datenübertragungsraten unterstützen. So wurde es durch die Entwicklung von 50/125-Glasfasern mit kleinerem Kerndurchmesser und höherer Bandbreite im Vergleich zu herkömmlichen 62,5/125-Glasfasern möglich, Daten mit höheren Datenübertragungsraten über größere Strecken zu übertragen.
Neben dem großen Kerndurchmesser zeichnet sich Multimode-Glasfaser auch durch ihre hohe numerische Apertur (NA) aus, die ein Maß für die Fähigkeit ist, Licht aufzunehmen und zu führen. Eine hohe numerische Apertur bedeutet, dass Multimode-Glasfasern Licht aus einem größeren Winkelbereich aufnehmen können. Dies macht sie flexibler und vielseitiger als Singlemode-Glasfasern.
In Anwendungen für die Kurzstreckenkommunikation können Multimode-Glasfasern größere Bandbreiten und damit höhere Datenübertragungsraten bereitstellen.
Unterschiedliche Anwendungen
Multimode-Glasfasern kommen aufgrund ihrer hohen Toleranz gegenüber rauen Umgebungen und der Fähigkeit, große Datenmengen über kurze Strecken zu übertragen, auch häufig in industriellen und medizinischen Kommunikationsanwendungen zum Einsatz. Multimode-Glasfasern können in Umgebungen mit hoher Temperatur und starker Strahlung eingesetzt werden, z. B. in Kernkraftwerken oder Hochenergie-Teilchenbeschleunigern, in denen herkömmliche Kommunikationssysteme häufig nicht gut funktionieren.
Zudem werden Multimode-Glasfasern auch in der Luft- und Raumfahrt sowie in der Verteidigungsindustrie eingesetzt, weil sie ein sicheres und zuverlässiges Mittel darstellen, sensible Informationen und Daten zu übertragen. Multimode-Glasfasern können beispielsweise in militärischen Kommunikationsnetzen verwendet werden, um Sprach- und Datenkommunikationen sicher zu machen.
Im medizinischen Segment werden medizinische Multimode-Glasfasern in unterschiedlichsten Anwendungen wie Endoskopie und Laparoskopie eingesetzt, um Licht und Bilder aus dem Inneren des Körpers nach außen zu übertragen. Sie werden außerdem in Geräten für die medizinische Bildgebung wie Computertomographie(CT)-Scannern verwendet, um Daten der Bildgebungssensoren zu den Verarbeitungseinheiten zu übertragen.
Größere Kerne für höhere Leistung
Die Leistungssteuerung ist ein wichtiges Merkmal von Multimode-Glasfasern. Sie gibt an, welche optische Leistung durch die Glasfaser übertragen werden kann, ohne die Glasfaser zu beschädigen oder die Signalqualität zu beeinträchtigen. Die Fähigkeit von Multimode-Glasfasern zur Leistungssteuerung wird durch mehrere Faktoren bestimmt, darunter der Kerndurchmesser, die numerische Apertur (NA) und die Eigenschaften des zur Herstellung der Glasfaser verwendeten Materials.
Im Allgemeinen sind die Fähigkeiten zur Leistungssteuerung bei Multimode-Glasfasern aufgrund des größeren Kerndurchmessers und der höheren numerischen Apertur besser als bei Singlemode-Glasfasern. Der größere Kerndurchmesser der Multimode-Glasfasern ermöglicht die Verteilung der optischen Leistung über einen größeren Bereich. Das reduziert die Leistungskonzentration und verringert die Gefahr von Beschädigungen der Glasfaser. Die höhere numerische Apertur bedeutet zudem, dass Multimode-Glasfasern mehr Licht aufnehmen und führen können. Das erhöht die optische Leistung, die ohne Beschädigungen der Glasfaser übertragen werden kann.
Multimode-Spezialglasfasern
Neben passiven Glasfasern zur Übertragung von Daten gibt es viele andere Arten von Glasfasern, die zusammenfassend als Spezialglasfasern bezeichnet werden. Diese Glasfasern unterstützen eine Vielzahl von Anwendungen, einschließlich Lasersystemkomponenten, Laserstrahlübertragung, Materialbearbeitung, Chirurgie, Spektroskopie, LiDAR, Messtechnik und mehr. Viele werden als Multimode- und als Singlemode-Glasfasern hergestellt. Es gibt passive und aktive Glasfasern. Aktive Glasfasern enthalten Metallionen aus der Gruppe der Seltenen Erden, die Licht erzeugen und/oder verstärken.
Für Hochleistungsanwendungen wie beispielsweise das Schneiden und Schweißen von Metall kommen gelegentlich Spezialglasfasern zum Einsatz, um die Leistung von einem Glasfaserlaser zum Schneid-/Schweißkopf zu transportieren. Diese Glasfasern für die Laserstrahlführung sind so ausgelegt, dass sie bis zu mehreren Kilowatt Leistung ohne frühzeitige Abschwächung oder andere leistungsbedingte Verschlechterungen transportieren können. NuMKW-Fasern von Coherent sind herausragende Beispiele für die Klasse von Glasfasern.
Praxisbezogene Vorbehalte
Trotz ihrer vielfältigen Vorteile bringt Multimode-Glasfaser auch einige Probleme mit sich, die bei der Auswahl für bestimmte Kommunikationsanwendungen berücksichtigt werden müssen. So unterliegen Multimode-Glasfasern einer Modendispersion, die auftritt, wenn verschiedene Lichtmoden mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten durch die Glasfaser geführt werden und zu einer zeitlichen Ausbreitung des Signals und dessen Verzerrung führen. Dies kann erheblichen Signalverlust und eine Degradation des Signals nach sich ziehen, insbesondere über längere Strecken.
Zudem muss beachtet werden, dass die Fähigkeit einer Multimode-Glasfaser zur Leistungssteuerung durch Biegungen und andere mechanische Belastungen in der Glasfaser beeinträchtigt sein kann. Biegungen und mechanische Belastungen können zu Verlusten durch Mikrokrümmungen und in der Folge zu erheblichem Signalverlust und zur Degradation des Signals führen. Um die Verluste durch Mikrokrümmungen zu minimieren, werden Multimode-Glasfasern typischerweise in Schutzrohre oder andere Schutzhüllen eingebaut, um Beschädigungen der Glasfaser zu verhindern und ihre Fähigkeit zur Leistungssteuerung aufrechtzuerhalten.
Zusammenfassung
Multimode-Glasfaser kommt aufgrund der Kosteneffizienz, Vielseitigkeit, Benutzerfreundlichkeit und der Fähigkeit, höhere Leistungen zu steuern, in unterschiedlichen Anwendungen zum Einsatz. In vielen Fällen bieten Multimode-Glasfasern eine ausgezeichnete Balance aus Leistung, Kosten und Zuverlässigkeit. Das macht sie für unterschiedlichste Anwendungen zur idealen Lösung.