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Vergleich von Glasfasern: Glas-Lichtwellenleiter vs. Kunststoff-Lichtwellenleiter

Moris

Übersetzer*in Felix
2. Oktober 2014

Als weitverbreitetes Übertragungsmedium für Telekommunikations- und Computernetzwerke hat die Glasfaser den einzigartigen Vorteil der Hochgeschwindigkeits-Datenübertragung über große Entfernungen. Tatsächlich gibt es zwei Arten von Lichtwellenleitern: Glas-Lichtwellenleiter und Kunststoff-Lichtwellenleiter. Dieser Artikel wird eine Einführung in diese beiden Typen geben und einen einfachen Vergleich anstellen.

Was sind Glas-Lichtwellenleiter?

Glas-Lichtwellenleiter bestehen aus winzigen Glassträngen, die innerhalb einer anwendungsspezifischen Ummantelung wie Edelstahl für Haltbarkeit und hohe Temperaturen gebündelt sind. Sie sind an bestimmten photoelektrischen Sensoren befestigt und leiten das Licht vom Sensorkopf zum Ziel. Glas-Lichtwellenleiter haben einen sehr großen Temperaturbereich von bis zu -40°F und bis zu +900°F. Die Hauptanwendungen für Glasfasern sind Kommunikations-, Sensor- und Messsysteme. Einige Arten von Glas-Lichtwellenleitern können auch in rauen Bedingungen wie korrosiven und nassen Umgebungen eingesetzt werden.

Vor- und Nachteile von Glas-Lichtwellenleiter

Vorteile:


  • Glas-Lichtwellenleiter-Kabel können sowohl in Hochtemperaturanwendungen wie Öfen, Herden und Kondensatoren in großen Motoren als auch in Bereichen mit extrem niedrigen Temperaturen wie Kühlhäusern eingesetzt werden.

  • Da Glaskerne Licht effizient übertragen und deutlich höhere Übertragungsgeschwindigkeiten ermöglichen, können Glas-Lichtwellenleiter über lange Erfassungsstrecken eingesetzt werden.

  • Glas-Lichtwellenleiter bieten die Möglichkeit, photoelektrische Sensoren in Bereichen einzusetzen, in denen sie normalerweise nicht eingesetzt werden könnten. Mit diesem Vorteil können Anwender Sensoren mit einer großen Auswahl an Gehäusen, Montagearten und Merkmalen für ihre spezifische Anwendung auswählen.

  • Da Glas-Lichtwellenleiter-Kabel dünn und leicht sind, sind sie für kleine Räume und kleine Ziele optimiert.

Nachteile:


  • Die Installation von Glas-Lichtwellenleitern erfordert gut ausgebildete Techniker, und die Werkzeuge und Geräte für den Faserabschluss sind in der Regel sehr kostenintensiv.

  • Der Kerndurchmesser von Glasfasern ist sehr klein, daher stellt die Einkopplung von Licht in den Kernbereich, z.B. von Lichtquellen, höhere technologische Anforderungen.

  • Glas-Lichtwellenleiter sind zerbrechlich und können bei unsachgemäßer Handhabung leichter brechen.

Was sind Kunststoff-Lichtwellenleiter?

Kunststoff-Lichtwellenleiter (Plastic Optical Fiber, POF) wurden etwas später als Glas-Lichtwellenleiter für optische Verbindungen eingeführt. Es handelt sich um eine optische Faser, bei der sowohl der Kern als auch der Mantel nicht aus Glas, sondern aus Kunststoff oder Polymermaterialien bestehen. Sie besteht typischerweise aus PMMA (Acryl), einem Allzweckharz als Kernmaterial, weshalb sie auch als PMMA-Lichtleitfaser bezeichnet werden. Ähnlich wie die Glas-Lichtwellenleiter überträgt POF das Licht durch den Kern der Faser. POF sind in der Regel Multimode-Fasern mit großem Kern (Durchmesser von 0,15-2 mm).

Vor- und Nachteile von Kunststoff-Lichtwellenleitern

Vorteile:


  • Die Materialien, aus denen POF besteht, sind kostengünstig und auch die Installation mit zugehörigen Baugruppen ist nicht teuer.

  • Es ist flexibel und fest und kann sich weiter biegen, ohne zu brechen.

  • Das Netzwerk mit Kunststoff-Lichtwellenleiter kann auch von ungeschultem Personal installiert werden. Selbst Heimanwender können diese Fasern handhaben und installieren.

  • Kunststoff-Lichtwellenleiter verwenden harmloses grünes oder rotes Licht, das für das Auge gut sichtbar ist. Sie sind sicherer, weil sie in einem Haus ohne Risiko für neugierige Kinder installiert werden können.

Nachteile:


  • Die Signaldämpfung und -streuung der POF ist typischerweise sehr hoch, weshalb sie auf kurze Distanzen beschränkt ist.

  • POF kann den extremen Temperaturen nicht wie Glas-Lichtwellenleiter standhalten.

Wichtige Unterschiede zwischen Glas- und Kunststoff-Lichtwellenleiter?

Aus der obigen Einführung von Glas-Lichtwellenleiter und Kunststoff-Lichtwellenleiter haben Sie jetzt hoffentlich einen klareren Eindruck vom Unterschied zwischen diesen beiden Begriffen erhalten. Die folgende Vergleichstabelle, die die Parameter nochmals zusammenfasst, wird Ihnen helfen, sie besser zu verstehen.

Artikel Glas-Lichtwellenleiter Kunststoff-Lichtwellenleiter
Kerndurchmesser Schmal (etwa 50-100μm für Multimode-Faser und 8-10μm für Singlemode-Faser) Breit (etwa 150-2000μm und sogar bis zu 20000μm)
Numerische Apertur Größer Enger
Kosten Teurer Günstiger
Signalstärke Schlechter Besser
Extreme Temperaturen Ja Nein
Flexibilität Weniger Flexibilität Mehr Flexibilität
Konsumentenfreundlichkeit Komplex Einfach
Übertragungsdistanz Lang Kurz

Für Kurzstreckenverbindungen und für diejenigen, denen es an professionellen Kenntnissen über Glasfaser fehlt, ist POF die bessere Wahl. Für ein anspruchsvolles Umfeld und eine höhere Übertragungsrate über eine lange Distanz sollte Glas-Lichtwellenleiter in Betracht gezogen werden.

Ein weiterer Glasfasertyp

Es gibt noch eine andere Art von Lichtwellenleiter: PCS-Faser (Plastic Clad Silica) oder manchmal auch HCS-Faser (Hard Clad Silica) genannt. Sie besteht aus einem Glaskern und einem Kunststoffmantel, wird aber seltener verwendet als Kunststoff-Lichtwellenleiter. Im Vergleich zu reinen Glasfasern weist sie deutlich geringere Leistungsmerkmale auf und bietet höhere Verluste und geringere Bandbreiten. Der Hauptvorteil ist der große Kern (bis zu 200-300μm), was bei Anwendungen wie industriellen und medizinischen Anwendungen von Vorteil ist.

Fazit

Als Übertragungsmedien werden sowohl Glas-Lichtwellenleiter als auch Kunststoff-Lichtwellenleiter für die Hochgeschwindigkeits-Datenübertragung verwendet. Sie bestehen jedoch aus unterschiedlichen Materialien und haben ihre eigenen Vorteile und eignen sich für unterschiedliche Anwendungen. Bei der Auswahl des richtigen Lichtwellenleiters für die jeweilige Anwendung empfiehlt es sich, die oben aufgeführten Faktoren zu berücksichtigen.

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