Grundlagen der optischen Splitter

Optische Splitter, auch Glasfasersplitter genannt, sind integrale Komponenten in Glasfasernetzen, die es ermöglichen, einen Glasfasereingang in mehrere Ausgänge aufzuteilen. Diese Fähigkeit ist in der Telekommunikation von entscheidender Bedeutung, insbesondere in passiven optischen Netzen (PONs), wo Glasfasernetze mehrere Nutzer über ein gemeinsames Netz versorgen müssen. Dieser Artikel befasst sich mit der Herstellung von optischen Splittern, ihren Funktionsprinzipien und ihren verschiedenen Anwendungen.

 

Was sind optische Splitter?

Optische Splitter sind passive Geräte, die ein einzelnes optisches Signal in mehrere Signale aufteilen oder mehrere Signale zu einem einzigen zusammenfassen. Da es sich um passive Geräte handelt, benötigen sie für ihren Betrieb keine externe Stromquelle und verlassen sich ausschließlich auf die Eigenschaften der Lichtübertragung durch Glasfasern. Die Fähigkeit, Licht effizient und mit minimalem Signalverlust aufzuteilen, ist entscheidend für Netzwerkdesigns, bei denen mehrere Endpunkte Zugang zum selben optischen Signal benötigen.

 

Arten von optischen Splittern

Es gibt zwei Haupttypen von optischen Splittern, die jeweils unterschiedliche Netzanforderungen erfüllen:

1. Fused Biconic Taper (FBT) Verteiler: Ein älterer Verteilertyp, bei dem die Fasern mit Hilfe von Wärme in einer sich verjüngenden Struktur zusammengeschmolzen werden, wodurch das Licht in unterschiedlichen Verhältnissen aufgeteilt wird. FBT-Splitter sind kostengünstig und effektiv für Netzwerke mit niedrigem Aufteilungsverhältnis (typischerweise 1:2 oder 1:4), wodurch sie sich für Kurzstreckenanwendungen eignen. Der FBT-Splitter teilt das Licht, indem er die Fasern allmählich verjüngt, so dass ein Teil des Lichts durch jede Faser hindurchgehen kann. Aufgrund der sich verjüngenden Struktur wird ein Teil des Lichts natürlich am Kreuzungspunkt zwischen den Fasern aufgeteilt. Dieser Ansatz führt zu einer ungleichmäßigen Lichtverteilung, ist aber bei Anwendungen mit geringerem Teilungsverhältnis effektiv.
2. Planare Lichtwellenleiter (PLC) Splitter: Moderne Splitter, die photolithographische Techniken und Siliziumdioxid-Wellenleiter auf einem Halbleitersubstrat verwenden. PLC-Splitter bieten eine gleichbleibende, zuverlässige Leistung mit geringen Verlusten bei höheren Teilungsverhältnissen (z. B. 1:32 oder 1:64). Ihr Design ist ideal für größere Netzwerke mit einer hohen Anzahl von Endpunkten. Das Design der PLC-Splitter ermöglicht eine gleichmäßige und kontrollierte Lichtaufteilung, indem das Licht durch die strukturierten Wellenleiter auf dem Siliziumsubstrat geleitet wird. Jeder Wellenleiterzweig teilt das Licht gleichmäßig auf und sorgt so für eine gleichmäßige Leistung an allen Ausgängen, unabhängig vom Teilungsverhältnis. Diese präzise Steuerung ist besonders in PON-Systemen von Vorteil, bei denen eine gleichmäßige Lichtverteilung unerlässlich ist.

   

   Anwendungen von optischen Splittern

   Optische Splitter sind in der Telekommunikation und in anderen Bereichen, in denen die gemeinsame Nutzung von Signalen über mehrere Endpunkte hinweg wichtig ist, unverzichtbar geworden. Optische Splitter benötigen keine Stromversorgung und ermöglichen es, mit einer einzigen Faser mehrere Endpunkte zu bedienen. Er wird häufig in FTTx-Netzen (Fiber to the X) eingesetzt, da er die Anzahl der zur Vermittlungsstelle zurück geführten Fasern reduziert. Diese Funktion ist vor allem in dicht besiedelten Städten von entscheidender Bedeutung.

   Fiber-to-the-Home (FTTH) und Fiber-to-the-Premises (FTTP)

   Optische Splitter ermöglichen die Konnektivität der letzten Meile für FTTH- und FTTP-Systeme, indem sie das Signal vom Dienstanbieter zu den einzelnen Häusern oder Räumlichkeiten verteilen. PLC-Splitter mit ihrem hohen Aufteilungsverhältnis werden bei diesen Anwendungen bevorzugt, da sie es mehreren Wohnhäusern ermöglichen, eine einzige Glasfaserleitung gemeinsam zu nutzen.

   Rechenzentren und Cloud Computing

   Rechenzentren benötigen zuverlässige Konnektivität mit hoher Bandbreite, um den Austausch und die Verarbeitung von Daten zwischen mehreren Servern zu unterstützen. Optische Splitter ermöglichen die Verteilung von Lichtsignalen von einem einzigen Eingang zu verschiedenen Servern und gewährleisten so ein effizientes Datenrouting innerhalb der Infrastruktur des Rechenzentrums.

   Kabelfernsehnetze (CATV)

   Optische Splitter verteilen Fernsehsignale in CATV-Netzen, damit mehrere Nutzer das gleiche Signal gleichzeitig empfangen können. Durch den Einsatz von Splittern können CATV-Anbieter ein breiteres Publikum über ein gemeinsames Glasfasernetz ohne Signalverschlechterung erreichen.

   Optische Sensoren und Messgeräte

   In speziellen industriellen und wissenschaftlichen Anwendungen verteilen optische Splitter das Licht auf verschiedene Sensoren und ermöglichen so gleichzeitige Messungen an mehreren Punkten. Optische Sensoren werden zur Überwachung von Umgebungsbedingungen, Temperatur, Druck und Dehnung in verschiedenen Bereichen eingesetzt, darunter Luft- und Raumfahrt, Bauwesen und Gesundheitswesen.

    

   Die Zukunft der optischen Splitter

   Da die Nachfrage nach Hochgeschwindigkeits-Internet und umfassenden Datenverbindungen steigt, wird der Einsatz von optischen Splittern in Telekommunikationsnetzen und Rechenzentren weiter zunehmen. Die Forschung im Bereich der Splittertechnologie wird fortgesetzt, wobei der Schwerpunkt auf der Steigerung der Effizienz, der Minimierung von Signalverlusten und der Entwicklung robusterer, temperaturstabiler Designs liegt. Diese Fortschritte werden wahrscheinlich eine entscheidende Rolle bei der Entwicklung von 5G und darüber hinaus spielen, wo noch höhere Datengeschwindigkeiten und Konnektivitätsdichte erwartet werden.

    

   Schlussfolgerung

   Optische Splitter sind wichtige Komponenten in Glasfasernetzen, die eine effiziente und zuverlässige Signalverteilung über mehrere Endpunkte ermöglichen. Ihre Herstellung, ob durch FBT- oder SPS-Prozesse, erfordert Präzision, um einen effektiven Betrieb und geringe Signalverluste zu gewährleisten. Mit Anwendungen in der Telekommunikation, in Rechenzentren und darüber hinaus sind optische Splitter ein wesentlicher Bestandteil der modernen Konnektivitätslandschaft. Im Zuge des technologischen Fortschritts werden diese Geräte auch weiterhin die für das digitale Zeitalter erforderlichen Hochgeschwindigkeits-Datennetze mit hoher Dichte ermöglichen.