Die ersten kommerziellen 10-Gbit/s-Verbindungen gingen letztes Jahr in Betrieb. Die nächste Generation (40 Gbit/s) wurde für dieses Jahr angekündigt. Gleichzeitig hat die DWDM-Technologie die Übertragungskapazität von Glasfasern erheblich gesteigert. Die ITU-T hat bereits 40 bzw. 80 Wellenlängen definiert – eine Zahl, die sich in Zukunft zweifellos verdoppeln wird.
Dank dieser Fortschritte haben einige Eigenschaften von Fasern eine Bedeutung erlangt, die ihnen zuvor fehlte.
Bei herkömmlichen Übertragungsgeschwindigkeiten begrenzen Faserverluste (Dämpfung) die maximale Reichweite. Die Dispersion gewinnt jedoch zunehmend an Bedeutung. Es gibt zwei Hauptarten: chromatische Dispersion (CD) und Polarisationsmodendispersion (PMD).
Farbdispersion
Der Brechungsindex einer optischen Faser hängt von der Wellenlänge des Lichts ab. Da die Lichtgeschwindigkeit vom Brechungsindex abhängt, wird die Ausdehnung des Lichtimpulses bei hohen Geschwindigkeiten mit zunehmender Entfernung problematisch, selbst bei sehr schmalen Spektren. Dies bedeutet, dass chromatische Dispersion bei 10 Gbit/s bereits bei Entfernungen von nur 25 km ein Problem darstellt. Es gibt eine Art dispersionskorrigierter Faser (DSF) mit geringer chromatischer Dispersion im dritten optischen Fenster bei 1550 nm. Bei Verwendung mit DWDM zeigt sie jedoch ausgeprägte Nichtlinearitäten, wie beispielsweise den „Vier-Wellen-Mischungs“-Effekt. Die neuere, dispersionsverschobene Faser (NZ-DSF) bietet einen Kompromiss zwischen Dispersion und DWDM-Eigenschaften. Allerdings erfordert auch sie eine aktive Kompensation der chromatischen Dispersion, wenn sie über große Entfernungen eingesetzt werden soll.
Polarisationsmodendispersion
In diesem Fall entsteht die Dispersion dadurch, dass sich Licht in unterschiedlichen Polarisationsebenen unterschiedlich schnell ausbreitet. Aufgrund der Doppelbrechung in der Faser kann die Polarisation linear, elliptisch oder zirkular sein. Zudem können sich die Polarisationsmoden entlang der Faser ändern. Die Polarisationsmodendispersion beeinträchtigt die Übertragungsqualität weniger stark als die chromatische Dispersion. Der Mangel an zufriedenstellenden Kompensationsverfahren unterstreicht jedoch ihre Bedeutung. Anders als die chromatische Dispersion ist die Polarisationsmodendispersion (PMD) kein konstanter, faserspezifischer Wert, der bei der Streckenplanung berücksichtigt werden kann, sondern hängt von der Art der Faserverlegung ab. Ihr Wert variiert mit externen Faktoren wie mechanischer Spannung, Druck und sogar Temperatur. Bei der Planung von Hochgeschwindigkeitsstrecken auf Erdseilen von Hochspannungsleitungen empfiehlt es sich, großzügige Toleranzen festzulegen. Dennoch kann die PMD auch in unter normalen Bedingungen verlegten Kabeln hohe Werte aufweisen.
Unter Berücksichtigung all dieser Aspekte ist es nicht unvernünftig, die PMD (Pulsdeformitätsdämpfung) in den Abnahmetests von Hochgeschwindigkeits-Glasfaserverbindungen (zusätzlich zu den üblichen reflektometrischen Messungen) zu messen. Neben der Bewertung der Dämpfung von Steckverbindern, Spleißen und Kopplern sollte die PMD-Messung Bestandteil des Qualifizierungsprozesses für die Verbindung sein.
Je nach verwendeter Technik kann die PMD-Messung recht komplex sein. Die Methode mit festem Analysator ist wirtschaftlich und für Feldanwendungen sinnvoll. Dabei wird die PMD mit einem optischen Spektrumanalysator gemessen, der ohnehin bei der Installation von DWDM-Systemen benötigt wird. Zusätzlich werden lediglich eine spezielle Lichtquelle, ein Polarisator und die entsprechende Auswertungssoftware benötigt.
Autor: Peter Winterling. Vertriebsleiter Glasfaser. Actema Deutschland. Eningen, Deutschland
