Der Übergang von Glas zu Glas

In den frühen Phasen der optischen Übertragungstechnik, die ungefähr Anfang der 1970er Jahre an Fahrt aufnahm, wurden meist sogenannte Linsenstecker eingesetzt (engl. Expanded Beam). Bei diesen wird der Lichtstrahl am Faserausgang mittels einer Sammellinse (Kollimator) parallel gerichtet und am Stecker der Empfangsfaser über eine weitere Sammellinse wieder auf die Faserendfläche fokussiert (Bild 1).

Diese Technik bietet zwar Vorteile gegenüber axialem Versatz und Verunreinigung, birgt allerdings gravierende Nachteile wie etwa eine geringe Packungsdichte und eine hohe Signaldämpfung (siehe Kasten). Sie wird daher mittlerweile nur noch in »Harsh-Environment«-Umgebungen (raue Umgebung) eingesetzt.

Bei der In-House- und Rechenzentrumsverkabelung hingegen kommen heute ausnahmslos Kontakt-Steckverbinder zum Einsatz. Diese verfügen über sogenannte Ferrulen – äußerst präzise, federnd gelagerte, zylindrische Hülsen zur Faseraufnahme, die hauptsächlich aus Keramik oder Metall bestehen.

Über diese Technologie übertragen die Stirnflächen der jeweiligen Fasern in direkten Kontakt zueinander das Licht. Dadurch entsteht eine »zusammenhängende«Glasfaserstrecke. In der Folge sinkt auch die anfallende Einfügedämpfung erheblich (engl. Insertion Loss, kurz IL) – allerdings nur unter der Prämisse, dass ein axialer beziehungsweise lateraler Versatz vermieden wird. Dieser entsteht z. B. durch eine ungenaue Führung der Ferrule in der Kupplung oder einen Versatz des Kernglases aus der Mittelachse und erhöht die Dämpfung überproportional.

Während die Dämpfungswerte bei Linsensteckern im Bereich von 1 ... 2 dB liegen, sind es bei korrekt installierten Kontakt-Steckverbindern lediglich 0,1 ... 0,5 dB. Damit lassen sich die zur Verfügung stehenden Dämpfungsbudgets problemlos einhalten und wesentlich zuverlässigere Datenübertragungen gewährleisten.

Unterscheidungskriterien der LWL-Steckverbinder

Generell unterscheidet man LWL-Steck­verbinder in verschiedene Kategorien. Die Steckergröße und die Endflächengestaltung geben hier den Ausschlag. Bei der Größe kennt man für gewöhnlich drei unterschiedliche Bauformen: die 2,5 mm- und 1,25 mm- Ferrule sowie den MT-Stecker.

Die 2,5 mm-Ferrule galt lange Zeit als etablierter Standard und ist daher auch heutzutage noch weit verbreitet. Wichtigster Vertreter dieser Steckerkategorie ist der sogenannte SC-Stecker (Subscriber Connector). Diesen gibt es sowohl in einer Einzelfaser- als auch in einer Duplexvariante (Bild 2). Er ist äußerst robust und zeichnet sich durch eine geringe Einfügedämpfung aus. Der durchschnittliche Wert liegt hier bei 0,2 dB. Dank Push-Pull-Prinzip kann er sicher mit den Netzwerkkomponenten verbunden werden.

Als weiterer 2,5 mm-Stecker mit hohem Verbreitungsgrad gilt der E-2000-Stecker (Bild 3). Die Schweizer Firma Diamond SA entwickelte diesen Stecker, speziell für Weitverkehrsnetze (Wide Area Network bzw. WAN). Wie den SC-Stecker, gibt es diesen auch als Duplex-Variante. Er zeichnet sich vor allem durch eine integrierte Staub- und Laserschutzklappe aus, die beim Herausziehen und Stecken automatisch vor- beziehungsweise zurückfährt. So wird das Risiko von Steckerverunreinigungen maßgeblich minimiert und erhöht das Augenschutzniveau signifikant.

Durch die speziellen Entriegelungshebel, die sowohl farblich als auch mechanisch kodiert sind, lässt sich eine fehlerhafte Steckverbindung von Anfang an ausschließen. Da die Verarbeitung des E-2000-Steckers ausschließlich in zertifizierten Fertigungsanlagen durchgeführt werden darf, ist der Anschaffungspreis allerdings relativ hoch.

Neben der Baugröße der LWL-Steckverbinder spielt die Endflächengestaltung eine Rolle bei der Unterscheidung von Steckerkategorien. Generell werden die Steckverbinder in zwei Segmente geteilt: Physical Contact (PC) und Angled Physical Contact (APC). Die PC-Stecker sind ballig poliert und stellen über die abgerundete Endfläche einen physischen Kontakt zwischen den Faserkernen her. Dennoch kommt es am Übergangspunkt der Fasern unweigerlich zu Reflexionen – je nach Steckertyp zu stärkeren bzw. schwächeren. Da durch steigende Datenraten und fortschrittliche Übertragungsprotokolle immer höhere Anforderungen an die Dämpfungswerte gestellt werden – und damit auch an die Rückflussdämpfung – wurden die Polierqualitäten der Stecker immer weiter verbessert.

Neben der PC-Variante entwickelten sich dabei der SPC- (Super Physical Contact) und der UPC-Stecker (Ultra Physical Contact). Noch bessere Dämpfungswerte konnten dann nur noch mit dem APC-Stecker erzielt werden. Bei diesem ist die Steckerendfläche ebenfalls ballig poliert. Zusätzlich ist sie jedoch um acht Grad im Standard zum rechten Winkel der Faserachse verkippt (Bild 11). Dadurch wird das von der Steckerendfläche reflektierte Licht über das Mantelglas nach außen gebrochen. Eine Störung der Datenübertragung wird so bestmöglich vermieden.

Während die Rückflussdämpfung bei PC-Steckern im Bereich von - 30 dB bis - 50 dB liegt, können mit APC-Steckern Werte von - 60dB oder mehr erzielt werden. APC-Stecker werden hauptsächlich in Kombination mit Singlemodefasern eingesetzt.

Vorsorge ist besser als Nachsorge

Um optimale Dämpfungswerte zu erhalten, ist es jedoch nicht nur erforderlich den richtigen Steckertyp mit der optimalen Endflächengestaltung einzusetzen und axialen Versatz zu vermeiden. Besonders großen Einfluss auf die Dämpfungswerte haben vor allem raue Faserstirnflächen. Diese entstehen für gewöhnlich durch Verschmutzungen, Flecken oder Kratzer.

Gemäß einer Studie von NTT-Advanced Technology sehen 98 % der befragten Installateure Steckerverunreinigungen als größte Ursache für Netzwerkausfälle an. Dieses Ergebnis ist wenig verwunderlich. Denn ein einziges Partikel im Faserkern kann bereits zu signifikanten Reflexionen und einer erhöhten Einfügedämpfung führen. Im Ernstfall sind sogar Schäden am Equipment möglich. Eine korrekte Steckerreinigung ist daher von oberster Priorität, selbst bei Steckern, die noch nie gesteckt wurden. Daher ist in der Vorschrift IEC 14763-3 festgelegt, dass jede Steckerendfläche vor dem Patchen zu begutachten und gegebenenfalls zu reinigen ist – so oft bis die Steckerstirnfläche sauber ist. Das gilt sowohl für den Patch-Stecker als auch den Stecker in der Kupplung.

Gerade letzterer ist besonders anfällig für Verschmutzungen, das wird jedoch beim Prüfen oft übersehen. Um Verunreinigungen zuverlässig zu erkennen, wird die Kontrolle der Steckerstirnflächen normalerweise mit einem LWL-Handmikroskop durchgeführt. Anschließend können die Verschmutzungen mit verschiedenen Hilfsmitteln entfernt werden.

Generell empfiehlt es sich, zunächst mit einem fusselfreien Tuch trocken zu reinigen. Bringt dies nicht den gewünschten Effekt, kann der Schmutz mit hochreinem Isopropyl-Alkohol oder Spezial-Reinigungsmitteln feucht angelöst und anschließend trocken nachgereinigt werden. Für die Reinigung der Patch-Stecker kommen üblicherweise sogenannte Reinigungskassetten zum Einsatz (Bild 12). Zur Reinigung der Stecker in den LWL-Kupplungen werden Ferrulenreiniger eingesetzt. Diese passen sich ideal an die Steckerstirnfläche an und ermöglichen so eine optimale Schmutzentfernung (Bild 13).