gradient index fiber

Der Gradientenindex (GI) ist der Brechungsindex einer Glasfaser. Beim Gradientenindex nimmt der Brechungsindex kontinuierlich mit der Entfernung von der Mittelachse zu, er ändert sich stetig über die Querschnittstfäche des Lichtwellenleiters (LwL). Einen solchen Brechungsindex hat die Gradientenindex-Profilfaser (GIF), eine Standardfaser für LAN-Anwendungen.

Aufbau und Brechungsprofil der Gradientenfaser

Das Profil von üblichen Gradientenfasern kann durch ein Exponentenprofil angenähert werden. Die Lichtstrahlen der Moden verlaufen sinusförmig, räumlich betrachtet helixförmig um die Faserachse. Durch das Gradientenprofil erfolgt ein Laufzeitausgleich der unterschiedlichen Modengruppen.

Die Modendispersion ist aufgrund dieses Verfahrens wesentlich geringer als bei der Stufenindex-Profilfaser. Sie liegt typischerweise zwischen 2 ns/km und 5 ns/km. Daraus resultieren übertragbare Frequenzen von ca. 500 MHz.

Aufbau und Wellenausbreitung der Gradientenindex-Profilfaser

Die Gradientenindex-Profilfaser besitzt einen Kerndurchmesser von 50 µm, 62,5 µm, 85 µm oder 100 µm und einen Manteldurchmesser von 125 µm und 140 µm. Während sich in Amerika die Faser mit 62,5 µm Kerndurchmesser durchgesetzt hat, ist auf dem europäischen Markt die 50/125-µm-Faser stärker vertreten. Besonders die 62,5-µm-Faser hat sich als bei den neuen Ethernet-Technologien als problematisch erwiesen, da die realisierbaren Längen bei Gigabit-Ethernet und 10-Gigabit-Ethernet auf einige wenige hundert Meter schrumpften. Aus diesem Grund wurden verstärkt hochreine Gradientenfasern entwickelt, deren Bandbreitenlängenprodukt um ein Vielfaches höher liegt, als das der bisherigen Lichtwellenleitern. Die ISO/IEC qualifiziert diese Gradientenindex-Profilfasern in drei OM-Klassen: OM1, OM2 und OM3.

In DIN 57888 / VDE 0888 wird eine Gradientenfaser mit 50 µm +/- 3 µm Kerndurchmesser, 125 µm +/- 3 µm Manteldurchmesser und einer numerischen Apertur von 0,2 spezifiziert. Aufgrund der geringen Modendispersion der Gradientenfasern von <1 ns/km ergibt sich ein Bandbreitenlängenprodukt von 1 GHz x km bis 10 GHz x km.