SMF

Single-Mode-Faser (SMF) ist ein Lichtwellenleiterkabel mit einem Kerndurchmesser von etwa 8 bis 10 Mikrometern, klein genug, dass sich Licht darin im Wesentlichen auf einer einzigen Ausbreitungsart oder Mode fortbewegt. Das steht in starkem Kontrast zu Multimode-Fasern, die einen Kern von 50 oder 62,5 Mikrometern haben und Dutzende von Lichtpfaden gleichzeitig ermöglichen. Die enge Führung in SMF-Fasern beseitigt Modendispersion, das Auseinanderlaufen von Signalpulsen, das auftritt, wenn verschiedene Pfade zu unterschiedlichen Zeiten ankommen.

SMF arbeitet im Wellenlängenbereich des Nahinfrarot, typischerweise 1310 Nanometer oder 1550 Nanometer. Das 1550-nm-Band ist Standard für Fernstrecken-Telekommunikation, da es zum Fenster minimaler Dämpfung von Kieselglas passt und eine Verstärkung mit erbiumdotierten Faserverstärkern (EDFA) ermöglicht. Single-Mode-Kabel werden immer mit schmalen Steckverbindern abgeschlossen, am häufigsten vom Typ LC oder SC, und erfordern präzises Polieren und Ausrichtung der Faserende.

Einsatzbereich und Bedeutung

SMF dominiert die Telekommunikationsinfrastruktur: interkontinentale Unterseekabel, Backbonenetze im Ballungsraum und Langstrecken-Landtrassen verlassen sich alle darauf. Eine einzelne Faser kann Daten über mehr als 100 Kilometer ohne Regeneration übertragen. Der enge Kern führt dazu, dass weniger Licht in die Mantelfaser streut, und chromatische Dispersion wird zum Hauptfaktor für die Signalbegrenzung, nicht modale Effekte. Aus diesem Grund erfordern Langstrecken-SMF-Systeme sorgfältige Aufmerksamkeit auf Pulsform, Startleistung und Faserstreuungsausgleich.

Die Installation von SMF erfordert mehr Sorgfalt als Multimode-Systeme. Das Spleißen benötigt Fusionssplicer oder hochpräzise mechanische Koppler. Ein zu enger Faserkrümmungsradius verursacht Makrobiegungsverluste; das Aufspulen einer Spule mit weniger als 30 mm Radius kann Verluste von mehreren Dezibel hervorrufen. Die Feldmontage von Steckverbindern ist ebenfalls weniger tolerant, und enge Toleranzen für die Geometrie der SteckerEndfläche sind erforderlich, um die Rückkehrdämpfung unter den geforderten Grenzen zu halten.

Der Begriff Single-Mode beschreibt das Ausbreitungsverhalten präzise: in einem SMF-Wellenleiter breitet sich nur die Grundmode (das niedrigste räumliche Feldmuster der elektrischen Feldstärke) effizient bei der Betriebswellenlänge aus. Höherwertige Moden sind unterbunden und übertragen nicht. Diese grundlegende Einschränkung macht SMF ideal für Hochgeschwindigkeits-Punkt-zu-Punkt-Verbindungen, bei denen die Kosten für präzise Installation und Prüfgeräte durch den Leistungsgewinn gerechtfertigt sind.