Wie Glasfaserkabel funktionieren — Prinzipien und Technologie
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Die Glasfaser ist ein ultradünner Glasfaden, der Daten mit Lichtgeschwindigkeit übertragen kann. Aber wie funktioniert sie konkret? Dieser Artikel erklärt die physikalischen Prinzipien, den Aufbau des Kabels und warum diese Technologie das Kupfer in der modernen Telekommunikation abgelöst hat.
Das Prinzip: Daten mit Licht übertragen
Ein Glasfaser-Übertragungssystem basiert auf drei Komponenten:
- Ein optischer Sender (Laser oder LED): wandelt das elektrische Signal (digitale Daten) in Lichtimpulse um
- Das Glasfaserkabel: führt diese Lichtimpulse über Entfernungen von wenigen Metern bis zu 80+ Kilometern
- Ein optischer Empfänger (Fotodiode): wandelt das Licht zurück in ein elektrisches Signal, das von den Geräten verarbeitet werden kann
Die Daten werden als Binärsignale codiert: Licht an = 1, Licht aus = 0. Milliarden dieser Impulse pro Sekunde ermöglichen Datenraten von 10 Gbit/s bis 100+ Gbit/s.
Licht breitet sich in Glas mit etwa 200.000 km/s aus (2/3 der Lichtgeschwindigkeit im Vakuum). Diese fundamentale Geschwindigkeit macht die Glasfaser für die Telekommunikation unschlagbar.
Aufbau eines Glasfaserkabels
Ein Glasfaserkabel besteht aus mehreren konzentrischen Schichten, von innen nach außen:
1. Der Kern (core)
Das ist der Übertragungskanal. Ein Zylinder aus ultrareinem Glas (dotiertes Siliziumdioxid), in dem sich das Licht ausbreitet. Durchmesser: 9 µm bei Singlemode (dünner als ein Haar), 50 µm bei Multimode.
2. Der Mantel (cladding)
Eine Glasschicht um den Kern mit einem etwas geringeren Brechungsindex. Dieser Indexunterschied schließt das Licht durch Totalreflexion im Kern ein. Standarddurchmesser: 125 µm.
3. Die Primärbeschichtung (coating)
Eine Polymerschicht (Acrylat), die die nackte Faser vor Mikrobiegungen und Feuchtigkeit schützt. Durchmesser: 250 µm.
4. Der Außenmantel (jacket)
Der mechanische Endschutz: PVC für den Innenbereich, LSZH (halogenfrei) für empfindliche Umgebungen oder Stahlarmierung für den Außenbereich. Diese Schicht verleiht dem Kabel seine Farbe (gelb = Singlemode, orange/aqua = Multimode).
Elfcam Glasfaserkabel — jeder Schutz für jeden Einsatz
- Innenkabel — flexibler PVC-Mantel, SC/APC und LC
- Verstärkte Außenkabel — LSZH und Stahlarmierung, G657A2-Faser
Die Totalreflexion — das Herzstück der Funktionsweise
Das physikalische Prinzip, das es dem Licht ermöglicht, in der Faser zu wandern, ist die Totalreflexion. Wenn Licht von einem Medium mit hohem Brechungsindex (dem Kern) in ein Medium mit geringerem Index (dem Mantel) übergeht, wird es vollständig reflektiert, sobald der Einfallswinkel einen kritischen Wert überschreitet.
Das Ergebnis: Das Licht springt im Zickzack im Inneren des Kerns und wird über die gesamte Länge der Faser geführt, ohne zu entweichen. Deshalb spricht man von einem optischen Wellenleiter.
Warum Biegungen der Feind sind
Wenn Sie die Faser zu stark biegen, ändert sich der Einfallswinkel und ein Teil des Lichts entweicht in den Mantel — das ist der Biegeverlust. Moderne G657A2-Fasern tolerieren sehr enge Biegeradien (7,5 mm), um dieses Problem zu minimieren.
Singlemode vs. Multimode — zwei Wege, das Licht zu führen
Der Durchmesser des Kerns bestimmt, wie viele Moden (Pfade) des Lichts sich ausbreiten können:
- Singlemode (9 µm): ein einziger Lichtmodus. Keine Modendispersion → große Entfernung (10–80+ km). Standard für FTTH und Telekommunikation.
- Multimode (50 µm): mehrere Lichtmoden. Modendispersion → kurze Entfernung (< 550 m). Wird in Rechenzentren wegen der günstigeren Sender eingesetzt.
Um mehr über die Standards (OS2, OM1–OM5) zu erfahren, lesen Sie unseren Artikel Klassifizierung von Glasfasern.
Warum Glasfaser dem Kupfer überlegen ist
| Kriterium | Glasfaser | Kupfer (Ethernet) |
|---|---|---|
| Medium | Licht (Photonen) | Elektrizität (Elektronen) |
| Max. Datenrate | 100+ Gbit/s | 10 Gbit/s (CAT 6/8) |
| Reichweite | 80+ km ohne Verstärkung | max. 100 m |
| EMV-Störungen | Unempfindlich | Empfindlich |
| Sicherheit | Sehr hoch | Abhörbar |
| Gewicht | Sehr leicht | Schwer |
Für einen vollständigen Vergleich lesen Sie unseren Artikel Vor- und Nachteile der Glasfaser.
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