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Singlemode-Faser: Wie gut kennen Sie sie?

Veröffentlicht am 19. Aug 2021 by
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Was ist eine Singlemode-Faser?

In der optischen Fasertechnologie ist die Singlemode-Faser (SMF) oder Singlemode-Faser eine optische Faser, die für die Übertragung eines einzigen Lichtstrahls oder eines einzigen Lichtmodus als Träger für die gleichzeitige Ausbreitung ausgelegt ist. Im Allgemeinen hat ein Singlemode-Kabel einen schmalen Kerndurchmesser von 8 bis 10 µm (Mikrometer), der sich bei den Wellenlängen 1310 nm und 1550 nm ausbreiten kann. In einer Singlemode-Faser laufen alle Signale in der Mitte geradeaus, ohne an den Rändern abzuprallen (wie blaue Linie im folgenden Diagramm), wodurch Verzerrungen vermieden werden, die durch überlappende Lichtimpulse entstehen könnten. Signale wie Kabelfernsehen, Internet und Telefon werden in der Regel mit Singlemode-Fasern übertragen, die zu einem großen Bündel zusammengeschnürt sind. Die Singlemode-Glasfaser ist die beste Wahl für die Übertragung von Daten über große Entfernungen wie 100 km wegen der geringen Signaldämpfung, die durch den einzelnen Lichtmodus verursacht wird.

Figure 1 Single Mode Fiber Diagram.jpg
 

Singlemode-Fasertypen: OS1 vs. OS2

Multimode-Fasern werden in der Regel in die Fasertypen OM1, OM2, OM3, OM4 und OM5 unterteilt. Wenn es um Singlemode-Fasern geht, kann man sie in OS1- und OS2-Fasern kategorisieren, die SMF-Faserspezifikationen sind. OS1 und OS2 sind standardmäßige Singlemode-Lichtleitkabel, die mit Wellenlängen von 1310 nm bzw. 1550 nm mit einer maximalen Dämpfung von 1 dB/km bzw. 0,4 dB/km eingesetzt werden. Die OS1-Faser ist ein Volladerkabel, das für den Einsatz in Innenräumen (z. B. auf dem Campus oder in Rechenzentren) mit einer maximalen Entfernung von 10 km konzipiert ist. Die OS2-Faser ist ein Kompaktaderkabel, das für den Einsatz im Außenbereich (z. B. in Straßen und unter der Erde) konzipiert ist, wo die maximale Entfernung bis zu 200 km beträgt. Sowohl OS1- als auch OS2-Glasfaserkabel unterstützen 1 GbE- und 10 GbE-Verbindung (10-Gigabit-Ethernet). OS2-Glasfaserkabel können außerdem 40G- und 100G-Ethernet-Verbindungen unterstützen.

 

Was sind die Vor- und Nachteile von Singlemode-Fasern?

Normalerweise sind die Vor- und Nachteile von Singlemode-Fasern relative Begriffe und s ie werden üblicherweise mit Multimode-Fasern verglichen.

Vorteile von Singlemode-Fasern


  • Übertragungsenfernung: Singlemode-Fasern ermöglichen aufgrund ihrer geringeren Dämpfung eine größere Entfernung als Multimode-Fasern. So hat eine Multimode-Faser in der Regel eine Reichweite von nur mehreren hundert Metern, während eine SM-Faser das Potenzial hat, 200 km zu erreichen.

  • Bandbreitenkapazität: Ein Singlemode-Lichtwellenleiter bietet eine höhere Bandbreite als ein Multimode-LWL-Kabel.

  • Datendispersion: Eine Singlemode-Faser überträgt nur Licht eines Modus und verursacht keine Modendispersion.

  • Geschwindigkeit: Singlemode-Fasern haben keine Modendispersion, kein Modenrauschen und keine anderen Effekte, die bei Multimode-Übertragungen auftreten. Daher kann sie Signale mit viel höherer Geschwindigkeit und über eine bis zu 50-mal größere Entfernung als Multimode-Fasern übertragen.

Nachteile der Singlemode-Faser


  • Höhere Anforderungen an Toleranzen: Es ist schwieriger, Licht in eine Singlemode-Faser einzukoppeln als in eine Multimode-Faser, weil der Faserdurchmesser in der SMF kleiner ist. Die kleineren Kerne (8-10 µm) erfordern wesentlich engere Toleranzen als die Einkopplung von Licht in die größeren Kerne (62,5/50 µm) von Multimode-Fasern.

  • Höhere Kosten: Komponenten und Geräte für Singlemode-Fasern sind teurer als die von Multimode-Fasern. Multimode-Fasern können mehrere Lichtmodi unterstützen. Und ihr Preis ist höher als der von Singlemode-Fasern. Auf der Geräteseite sind jedoch Singlemode-Fasergeräte teurer als Multimode-Fasergeräte, da Singlemode-Faser typischerweise Festkörperlaserdioden verwendet. Weitere Informationen finden Sie unter Glasfaserkabel-Typen: Singelmode- vs. Multimode-Faserkabel.

  • Strengere Technologie: Es ist schwieriger, eine SMF herzustellen und zu handhaben als eine MMF.

 

Anwendungen von Singlemode-Glasfaserkabeln

Die Anwendungen von Monomode-Glasfaserkabeln lassen sich in vier Hauptbereiche unterteilen, die im Folgenden nach verschiedenen Kategorien aufgeführt sind.

Kategorien Anwendungsszenarien
Traditionelle/Standardmäßige Singlemode-Faser Metropolen- und Zugangsnetze
Negative Non Zero Dispersion Shifted Fiber (NZDSF) Großstadt- und Mittelstreckennetze
Positive Non Zero Dispersion Shifted Fiber (NZDSF) Langstrecken- und Hochgeschwindigkeits-Metropolnetze
Hohe positive Non Zero Dispersion Shifted Fiber (NZDSF) Hochgeschwindigkeits-, Hochkapazitäts- und Unterwasser-Netze ohne Repeater

Darüber hinaus hat Singlemode-Faser eine breite Palette von Anwendungen in Glasfaserkomponenten oder Gerätebau wie Singlemode-LWL-Adapter, Glasfaser-Dämpfungsglied, Pigtails und Patchkabel. Zum Beispiel kann das Singlemode-Faserkabel für den Innenbereich als Faserpigtails oder Patchkabel hergestellt werden, um es mit Singlemode-LWL-Geräten zu verbinden.

 

Zusammenfassung

Aus all dem oben Gesagten geht hervor, dass Singlemode-Glasfaser für den Aufbau von Netzwerken in verschiedenen Situationen notwendig und effektiv ist. Und die Verwendung von Singlemode-Glasfaserkabeln ist der beste Weg, um die Modendispersion über große Entfernungen loszuwerden. Daher ist die Singlemode-Faser für Backbone-Systemen sehr beliebt.

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