LwL-Stecker

fiber optic connector

LwL-Stecker sorgen für eine lösbare LwL-Steckverbindung zwischen zwei Lichtwellenleitern. Bei den meisten LwL-Steckern wird nicht zwischen LwL-Stecker und -Buchse unterschieden, vielmehr besteht die Steckverbindung aus zwei LwL-Steckern, die über eine Führungskupplung miteinander verbunden werden. Da LwL-Stecker Bauteile von höchster Präzision sind, können geringste mechanische Fertigungstoleranzen oder Veränderungen durch häufiges Ein- und Ausstecken die wesentlichen übertragungstechnischen Parameter beeinträchtigen.

Übertragungsparameter von LwL-Steckern.

Von den LwL-Streckern hängt die Qualität des gesamten optischen Übertragungssystems ab. Deswegen müssen alle Übertragungsparameter unbedingt eingehalten werden. Wichtige übertragungstechnische Parameter sind die Einfügungsdämpfung und die Rückflussdämpfung. An sonstigen Eigenschaften sind zu nennen: Die Reproduzierbarkeit der übertragungstechnischen Werte bei häufiger Beanspruchung, die Anzahl der Steckzyklen, eine hohe Lebensdauer, ein stabiler mechanischer Aufbau mit leichter Handhabung sowie kompakte Abmessungen.

Dämpfung von LwL-Verbindungen in Abhängigkeit vom Luftspalt
Dämpfung von LwL-Verbindungen in Abhängigkeit vom Luftspalt  lexikon, kompendium, computer, it, elektronik

Bei der Lichtübertragung in einem LwL-Steckverbinder werden die beiden Fasern ganz nah zusammengeführt, um möglichst viel Lichtenergie von der einen Faser in die andere zu übertragen. An den Stirnflächen der beiden Fasern entstehen Lichtreflexionen und Dämpfungen. Die auftretende Dämpfung ist abhängig der Größe des Luftspalts zwischen den beiden Fasern, also von dem longitudinalen Versatz beider Fasern. Dieser Versatz wird auch als Radially Overfilled Launch (ROFL) bezeichnet, der Lichtverlust als Gap Loss.

Dämpfung von LwL-Verbindungen in Abhängigkeit vom lateralen Versatz
Dämpfung von LwL-Verbindungen in Abhängigkeit vom lateralen Versatz lexikon, kompendium, computer, it, elektronik

Um konstante Dämpfungswerte bei wiederholten Steckzyklen zu erreichen, ist eine möglichst geringe, aber präzise einzuhaltende Spaltbreite von etwa 10 µm entscheidend. Dieser Abstand wird durch genaue Ferrulenlängen oder durch Hohlpolitur erreicht.

Steckeigenschaften von LwL-Steckern.

Darüber hinaus ist die Dämpfung sehr stark abhängig von dem lateralen Versatz, der Exzentrizität zwischen den beiden Fasern. Der laterale, also der axiale Versatz erhöht die Dämpfung überproportional. Er entsteht durch ungenaue Führung der Ferrule in der Kupplung, exzentrischer oder zu großer Bohrung in der Ferrule und bei Versatz des Kernglases aus der Mittelachse. Der laterale Versatz wird auch als Offset Launch (OL) bezeichnet.

Dämpfung in Abhängigkeit 
     vom Kippwinkel
Dämpfung in Abhängigkeit vom Kippwinkel lexikon, kompendium, computer, it, elektronik

Weiterhin ist der Kippwinkel zwischen den beiden Fasern zu nennen, der einen wesentlichen Einfluss auf die Dämpfung des Lichtsignals hat. Der Kippwinkel entsteht bei unpräziser Verbindungstechnik, vor allem bei schlechten Kupplungen mit zu großer Bohrung oder Federführung. Ebenso bei konischen Steckern, die zu lang sind und im Konus wackeln.

Auch nichtparallele Stirnflächen der Lichtwellenleiter und gekrümmte oder rauhe Faserstirnflächen erzeugen zusätzliche Dämpfungen. Letztere können Verschmutzungen und sein oder Kratzer bzw. Flecken auf den LwL-Stirnflächen.

LwL-Stecker für Monomode-, Gradienten- und Polymerfasern.

Auch die Apertur der Fasern spielt für die Steckerdämpfung eine Rolle: Sie geht unmittelbar in die Dämpfungswerte für den Stirnflächenabstand ein. Bei zwei Fasern mit unterschiedlicher numerischer Apertur haben beide Übertragungsrichtungen verschiedene Dämpfungswerte. Kommt nämlich die Strahlung aus einer LwL-Faser mit hoher Apertur und wird in eine mit niedriger Apertur übertragen, dann wird sie von dieser Faser nicht voll aufgenommen. Anders verhält es sich in Gegenrichtung: Die Lichtenergie aus der LwL-Faser mit niedriger Apertur wird komplett von der mit hoher Apertur aufgenommen.

Aus den genannten Gründen werden an Lichtwellenleiter und an die Positioniergenauigkeit und damit an die Fertigungstoleranz von LwL-Steckern höchste Ansprüche gestellt. Minimale Toleranzabweichungen wirken sich insbesondere bei der Verbindung von Monomodefasern gravierend aus, da bei Monomodefasern ein axialer Versatz von nur 4 µm bereits eine zusätzliche Dämpfung von ca. 0,4 dB verursacht.

Übersicht über Standard-LwL-, SFF- und Mehrfaserstecker
Übersicht über Standard-LwL-, SFF- und Mehrfaserstecker lexikon, kompendium, computer, it, elektronik

Für die Anschlusstechnik von Lichtwellenleiter gibt es eine Vielzahl von Steckverbindungen, die untereinander inkompatibel sind. Zu den Standard-LwL-Steckern gehören der ST-Stecker, FC-Stecker, SC-Stecker, LC-Stecker, MIC-Stecker, Mini-BNC-Stecker, FSMA-Stecker, E-2000-Stecker und ESCON-Stecker. Darüber hinaus sind unter der Vielzahl weiterer noch folgende zu nennen: SMA-Stecker, DIN-Stecker, PKI-Stecker, Biconic-Stecker, Galaxy-Stecker und Mini-MT-Stecker, und an Mehrfasersteckern der MTRJ-Stecker und der MPO-Stecker.

LwL-Stecker 
     ST, FC, SC und F-SMA, Foto: Siemens
LwL-Stecker ST, FC, SC und F-SMA, Foto: Siemens lexikon, kompendium, computer, it, elektronik

Die am häufigsten benutzten Steckverbindungssysteme für die Gradientenfaser sind die sechs Erstgenannten. Sie unterscheiden sich in der Bauform, dem Verschluss, der Verbindungsart und dem Einsatzgebiet. Bei der universellen Verkabelung schreibt der Verkabelungsstandard den Einsatz des Duplex-SC-Steckers vor, falls es sich nicht um eine bestehende Installation mit ST-Steckern handelt. In einem solchen Fall können für neue Anschlüsse weiterhin ST-Stecker verwendet werden. Neben dem Steckertyp schreibt der Verkabelungsstandard weitere Anforderungen an die LwL-Steckverbindung vor. So dürfen nur Fasern mit 125 µm verwendet werden (9/125 µm, 50/125 µm, 62,5/125 µm). Die mögliche Anzahl der Steckzyklen muss 500 übersteigen und die maximale Einfügungsdämpfung muss unterhalb von 0,5 dB liegen.

SC-Stecker und -Kupplung. Foto: Huber + Suhner
SC-Stecker und -Kupplung. Foto: Huber + Suhner lexikon, kompendium, computer, it, elektronik

Einige der genannten Steckverbindungen können auch für Polymerfasern mit 1.000 µm Manteldurchmesser verwendet werden: So der SMA- und der ST-Stecker. Darüber hinaus gibt es für diese Fasern einige Plastikstecker wie den HFBR-Stecker und den OVK-Stecker.

Daneben gibt es die SFF-Stecker, die deutlich geringere Formfaktoren gegenüber den herkömmlichen LwL-Steckern aufweisen und dadurch eine wesentlich höhere Packungsdichte ermöglichen. Es existieren mehrere unterschiedliche SFF-Versionen, von denen einer der bekannteren der LC-Stecker ist.

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