EoW January 2013

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Technischer artikel
Januar 2013 57
▲ ▲ Bild 5: Messsystem mit Lichtwellenleiter-
Dehnungslehre
▼
▼ Bild 4: FOTP-33 Zugprüfungsvorrichtungen für
Längsmesser
Mehrere Hersteller von Lichtwellenleiter
haben herkömmliche Lichtwellenleiter
in den 70er Jahre entwickelt. Im
Laufe der Jahre gab es nur wenige
wichtige Verbesserungen außerhalb
der Beschichtungsentwicklungen zur
Steigerung der inhärenten Fähigkeit der
Fasern, um den mechanischen Kräften in
deren Umgebung zu widerstehen.
Aber neben den Innovationen während
des Ziehverfahrens, die die gesamten
empirischen Eigenschaften der
Zugfestigkeit der optischen Wellenleiter
steigern, waren die Verbesserungen
gegenüber der Lichtwellenleiteraufbauten
bis auf die ca. letzten fünf Jahre, relativ
gering. Zu jener Zeit wurden verschiedene
Konzepte entwickelt, um weitere
Fasereigenschaften zu verbessern, wie z. B.
Widerstandsfähigkeit und Biegemerkmale.
Das war die Einführung der Fasern mit
reduziertem Biegeradius.
Fasern mit reduziertem Biegeradius
umfassen verschiedene durchführbare
Techniken. Darunter die “trench-assisted”
Auswahl, “voids-assisted“ Faser,
photonische Kristallfaser oder “holey fibres“
und verschiedene andere Typen- sowie
Technologiekombinationen. Im Vergleich
zur herkömmlichen Faser, hat jede dieser
neuen Innovationen die Eigenschaften und
die mechanische Leistung der heutigen
Lichtwellenleiter verbessert.
Jedoch blieben während desselben
Zeitraums die bestehenden Testverläufe
grundsätzlich unverändert und hingen
weiterhin vom Dämpfungswechsel ab,
basierend auf physikalische, mechanische
und Umgebungsprüfungen. Die
Dämpfung ist weiterhin die bevorzugte
Methodik zur Bestimmung der Leistung
einer Faser. Die Prüfung von Fasern mit
reduziertem Biegeradius mit Einsatz
derselben Methoden für herkömmliche
Monomoden- und Multimodenfasern
berücksichtigt aber nicht die einzigartigen
Eigenschaften dieser neuen Fasern. Mit
dieser Vorstellung werfen wir einen Blick
auf die Weise in der die Dämpfung in
herkömmlichen Fasern und in Fasern mit
reduziertem Biegeradius induziert wird.
Makro- und
Mikrobiegungen
Was veränderte sich also mit der
Einführung von Fasern mit reduziertem
Biegeradius? Die offensichtlichste
Verbesserung lag in der Fähigkeit die
Fasern fester zu biegen, d. h. dass ihre
Krümmungsempfindlichkeit reduziert
wurde.
Diese Fasern können bis zu einem Radius
von 10, 7,5 oder sogar 5mm gebogen
werden, ohne beträchtliche Erhöhung der
Dämpfung oder Beschädigung des Glases
in einer langfristigen Umgebung. Der
Widerstand gegen den Verlust von Makro-
und Mikrobiegungen wurde ebenfalls
wesentlich erhöht.
Bei den Lichtwellenleiterübertragungen
bezieht sich eine Mikrobiegung auf
eine sehr breite sichtbare Biegung im
Lichtwellenleiter, die eine extrinsische
Dämpfung, bzw. eine Reduzierung der
optischen Leistung im Glas, verursachen
kann. Mikrobiegungen werden als
fast nicht sichtbare Mängel in Bereich
Lichtwellenleiter bezeichnet, die in der
Regel während des Herstellungsverfahrens
erzeugt werden. Diese winzigen Mängel
können auch zu einer Reduzierung der
optischen Leistung oder zu einer erhöhten
Dämpfung führen. Mikrobiegungen
können aber auch durch die
Druckspannung der Kunststoffe auftreten,
die wegen der Polymerschrumpfung der
Faser am Glas eingesetzt werden.
Bei einer herkömmlichen Faser, zeigt
die Dämpfungserhöhung an wann eine
Mikrobiegung in der Faser eingetreten ist.
In einer Faser mit reduziertem Biegeradius
sind die Dämpfungswechsel jedoch in der
Regel gering und dieselbe Mikrobiegung
könnte bis zu einem extremen Ausfall der
Kabelleistung nicht entdeckt werden.
Demzufolge wird der Ausfall im Laufe
der Zeit eintreten, während das Kabel
behandelt oder installiert wird bzw.
altert. Bei den modernen für die Prüfung
eingesetzten Alterungstechniken, wie z.
B. extreme Wärmeexposition, könnte sich
ergeben, dass ein Ausfall bei den heutigen
Fasern mit reduziertem Biegeradius nicht
nachgewiesen wird.
Unzureichende
Prüfmethoden
Die bestehenden Prüfmethoden
für herkömmliche Lichtwellenleiter
basieren auf mechanischen Prüfungen
und Dämpfungswechseln, aber sie
spezifizieren nicht den getesteten
Kabelaufbau. Wenn demzufolge eine Faser
mit reduziertem Biegeradius denselben
Prüfungen unterzogen wird, könnte deren
minimale Empfindlichkeit gegenüber der
Mikrobiegung dazu führen, dass diese
Faser die Prüfung besteht während eine
Mikrobiegung immer noch verursachen
könnte, dass die Faser im Lauf der Zeit
beansprucht wird. Das bedeutet, dass
einige Kabelaufbauten immer noch mit
inhärenten Projektausfällen hergestellt
werden könnten und dabei sogar
vorhandene Teststandards bestehen
könnten, lediglich basierend auf das was
nach GR-409 für Voll-PE-Faser enthalten ist.
Bei Hohlader-Außenlichtwellenleiter,
abgedeckt durch den GR-20 Standard,
sind eine Menge Prüfungen vorgesehen,
die bestimmen könnten, ob sich die Faser
unter den Belastungen und Dehnungen
befinden. Derzeit ist die einzige
Anforderung für die Dehnungsprüfung
in TIA-455-33B Abschnitt FOTP-33a
eingeschlossen. Das schließt Zugprüfung
für diese Kabel ein, mit Einsatz eines
Elements zur Messung der Faserdehnung.
Die Frage ist ob weniger als fünf Prozent
Schrumpfung, wie in der vorliegenden
Spezifikation beschrieben, immer
noch ein annehmbarer Standard oder
Bezugswert ist. Es könnte ein zu breiter
Messwert sein, basierend darauf, dass
neue biegeunempfindliche Fasern nicht
dieselbe Empfindlichkeit aufweisen
werden. Wenn jeder Mangel oder Fehler
in der Faser möglicherweise bei den
laufenden Teststandards verfehlt werden