Was ist lichtleiter?

Lichtwellenleiter (LWL)

Ein Lichtwellenleiter (LWL), auch Lichtleiter genannt, ist ein Medium, das Licht oder elektromagnetische Wellen (EMW) durch Totalreflexion führt. Sie werden häufig in der Nachrichtenübertragung verwendet, da sie über größere Entfernungen als elektrische Kabel übertragen und dies mit geringerer Dämpfung und höherer Bandbreite tun.

Kernkomponenten:

• Kern: Der zentrale Teil der Faser, durch den das Licht reist.
• Mantel: Eine äußere Schicht, die den Kern umgibt und einen niedrigeren Brechungsindex als der Kern aufweist, was die Totalreflexion ermöglicht.
• Beschichtung: Eine Schutzschicht, die den Mantel umgibt und vor Beschädigungen und Feuchtigkeit schützt.

Funktionsweise:

Das Licht breitet sich durch den Kern aus, indem es kontinuierlich von der Grenze zwischen Kern und Mantel reflektiert wird. Dies wird als Totalreflexion bezeichnet und tritt auf, wenn das Licht einen Winkel auf die Grenze trifft, der größer als der kritische Winkel ist. Der Brechungsindex des Kerns muss höher sein als der des Mantels, damit Totalreflexion stattfinden kann.

Typen von Lichtwellenleitern:

• Singlemode-Faser: Diese Faser hat einen sehr kleinen Kerndurchmesser, so dass nur ein Lichtmodus übertragen werden kann. Sie bietet die höchste Bandbreite und geringste Dämpfung und wird daher für Fernübertragungen verwendet. Mehr Informationen zu Singlemode-Faser.
• Multimode-Faser: Diese Faser hat einen größeren Kerndurchmesser, so dass mehrere Lichtmodi übertragen werden können. Sie ist kostengünstiger als Singlemode-Faser, hat aber eine geringere Bandbreite und höhere Dämpfung. Sie wird für Kurzstreckenübertragungen verwendet. Mehr Informationen zu Multimode-Faser.

Vorteile von Lichtwellenleitern:

• Hohe Bandbreite: Ermöglichen die Übertragung großer Datenmengen mit hoher Geschwindigkeit.
• Geringe Dämpfung: Das Signal kann über lange Strecken übertragen werden, ohne dass es verstärkt werden muss.
• Immunität gegen elektromagnetische Störungen: Nicht anfällig für Störungen durch elektromagnetische Felder.
• Sicherheit: Abhören ist schwieriger als bei Kupferkabeln.
• Geringe Größe und Gewicht: Lichtwellenleiter sind dünner und leichter als Kupferkabel.

Nachteile von Lichtwellenleitern:

• Kosten: Die Installation von Lichtwellenleitern kann teuer sein.
• Zerbrechlichkeit: Lichtwellenleiter sind zerbrechlicher als Kupferkabel.
• Schwierige Installation: Das Spleißen und Anschließen von Lichtwellenleitern erfordert spezielle Ausrüstung und Fachkenntnisse.

Anwendungen:

• Telekommunikation: Datenübertragung über große Entfernungen (Internet, Telefon).
• Medizin: Endoskope, chirurgische Instrumente.
• Sensorik: Messung von Temperatur, Druck, Dehnung usw.
• Beleuchtung: Dekorative Beleuchtung, Faseroptische Beleuchtung.
• Industrie: Datenübertragung in rauen Umgebungen.

Zusammenfassend sind Lichtwellenleiter ein wichtiges Medium für die moderne Nachrichtenübertragung, das hohe Bandbreite, geringe Dämpfung und Immunität gegen Störungen bietet. Obwohl sie einige Nachteile haben, überwiegen die Vorteile in vielen Anwendungen, insbesondere bei der Übertragung großer Datenmengen über lange Entfernungen. Das Thema Brechungsindex ist essenziell für das Verständnis der Funktionsweise.