LwL-Stecker

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.

Alle Übertragungsparameter müssen unbedingt eingehalten werden, da von der LwL-Streckverbindung die Qualität des gesamten optischen Übertragungssystems abhängt. Wichtige übertragungstechnische Parameter sind die Einfügungsdämpfung und die Rückflussdämpfung. An sonstigen Eigenschaften sind zu nennen: Die Reproduzierbarkeit der übertragungstechnischen Werte bei häufiger Beanspruchung; eine hohe Lebensdauer, ein stabiler mechanischer Aufbau mit leichter Handhabung sowie kompakte Abmessungen.

Dämpfung von LwL-Verbindungen in Abhängigkeit des Luftspaltes

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.

Dämpfung von LwL-Verbindungen in Abhängigkeit des lateralen Versatzes

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.

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.

Dämpfung in Abhängigkeit vom Kippwinkel

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.

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.

Dämpfungswerte von LwL-Steckverbindern

Für die Anschlusstechnik von Lichtwellenleiter gibt es eine Vielzahl von Steckverbindungen, die untereinander inkompatibel sind. Die Standard-LwL-Stecker sind 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, MT-RJ-Stecker und Mini-MT-Stecker.

LwL-Stecker ST, FC, SC und F-SMA, Foto: Siemens

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

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.