Glasfaser-Stecker: Gängige Typen & Trends

So unterschiedlich diese oben genannten gängigen LWL-Stecker - LC Stecker, SC Stecker, MTP^®/MPO-Stecker, E-2000^®-Stecker - auch aussehen, haben diese Typen jedoch ein gemeinsames Kontaktprinzip als Grundlage. Und zwar nennt sich dieses Prinzip physikalischer Kontakt – im Englischen Physical Contact (PC).

Die Glasfasern werden hier in einem Präzisionskeramikstift, der sogenannten Ferrule eingeklebt, im Anschluss wird die Stirnfläche aufwendig poliert. In der Steckverbinder-Buchse werden diese Ferrulen aufeinander zentriert und durch eine genau definierte Anpresskraft entsteht ein direkter physikalischer Kontakt zwischen den Lichtwellenleitern (LWL). Dieses Prinzip gibt es in zwei Ausführungen: die sogenannten PC und APC-Stecker. Bei den PC-Steckverbindern sind die Endflächen gerade gegeneinander ausgerichtet, bei der APC-Variante stehen diese schräg zueinander. Typischerweise in einem Winkel von 8 Grad. APC-Steckverbinder zeichnen sich durch eine hohe und stabile Rückflussdämpfung – im Englischen auch „Return loss“ genannt - aus. Dies ist ein zunehmend wichtiger Parameter, besonders für High-Speed-Anwendungen. APC-Stecker werden vorzugsweise für Singlemode Kabel verwendet.

Glasfaser-Stecker in den Ausführungen PC sowie APC bieten seit vielen Jahren zuverlässige Eigenschaften:

• Niedrige Einfügedämpfung
• Hohe Rückflussdämpfung
• Stabile Performance über viele Steckzyklen

Der Faktor Sauberkeit & die richtige Handhabung von Glasfaser-Steckverbindern

Es bleibt jedoch eine Herausforderung: die potenzielle Verschmutzung der Stecker-Stirnfläche! Die möglichen Auswirkungen sind eine höhere Einfügedämpfung – besonders bei Singlemode-Fasern – sowie eine reduzierte Rückflussdämpfung, was im Worst Case bis zu einem Totalausfall einer Verbindung führen kann. Außerdem besteht das Risiko einer dauerhaften Beschädigung der polierten Glasfaser-Stecker-Endflächen, wenn diese verschmutzt gesteckt werden. Dann bleibt nur noch der Austausch der Steckverbinder. Deshalb gibt es umfangreiche Richtlinien zur Handhabung von LWL-Steckern. Die empfohlene Verfahrensweise ist hier in diesem Ablaufdiagramm zu sehen:

Aus diesem Grund hat man sich vor geraumer Zeit ein weiteres Konzept für LWL-Stecker überlegt, welches sich das Prinzip der Strahlaufweitung zunutze macht. Aus dem Englischen spricht man hier von „Expanded Beam“-Steckern. Hierbei sind vor die Ferrule bzw. direkt vor die Faser Kollimationslinsen vorgeschaltet, die den Lichtstrahl auf der einen Seite aufweiten und parallel ausrichten und auf der Gegenseite wieder zurück in die Faser fokussieren (siehe Abbildung). Was erreicht man hiermit? Durch die Strahlaufweitung wird der Einfluss von Schmutzpartikeln wesentlich verringert. Außerdem besteht kein physikalischer Kontakt der Endflächen, was ein Risiko der Beschädigung der Endflächen durch Schmutz reduziert.

Durch eine äußerst interessante Weiterentwicklung dieses Konzepts, wird das Expanded Beam-Prinzip in völlig neuer Weise und bisher nicht gekannter Präzision umgesetzt. Entwickelt und patentiert wurde es von der Firma 3M^TM und trägt deshalb auch den Namen 3M^TM EBO. EBO steht für Expanded Beam Optical. Rosenberger OSI ist eines der ersten Unternehmen, das den innovativen 3M^™ Expanded Beam Optical Interconnect mit Glasfaser-Kabeln konfektioniert.

Der Lichtstrahl wird in einem neu entwickelten EBO-Ferrule zuerst aufgeweitet und danach durch interne Total-Reflexion, um 90 Grad umgelenkt und hierbei auch parallel ausgerichtet. Der Effekt ist vergleichbar mit dem eines Kollimations-Umlenkspiegels. Auf der Gegenseite, also im Gegensteckverbinder wird diese Wirkungsweise umgekehrt und das Licht wieder zurück in die Faser gekoppelt. Dieses Prinzip ist mit dem hier abgebildeten EBO-Ferrule umgesetzt. Dies ist ein Präzisionsspritzgussteil, das im rückwärtigen Bereich Nuten für die Faserpositionierung besitzt. Die geklieften Fasern werden in einem automatisierten Prozess eingeklebt. Es ist hierbei hervorzuheben, dass keine Faserendflächenpolitur notwendig ist, was sehr einzigartig ist. Das EBO-Ferrule bietet also zwei Vorteile. Vorteil 1: ein völlig neues optisches Prinzip mit höchster Präzision. Vorteil 2: Die Möglichkeit den Fertigungsprozess zu automatisieren, was bisher beim Anschluss von Glasfaser-Steckern nur sehr eingeschränkt möglich war.

In einem definierten Abstand zur Ferrule ist eine sogenannte Einspannung, das Collet angebracht (siehe Abbildung 1). Dieses Assembly wird dann in eine sogenannte Kassette eingelegt, die ein Baustein des eigentlichen Steckverbinders ist (siehe Abbildung 2). Hierbei werden die Fasern unter einer Vorspannung gehalten, was im Weiteren den nachfolgenden Steckvorgang unterstützt. Man sieht wie die EBO-Ferrulen übereinandergleiten und letztendlich den optischen Kontakt herstellen. Die Kassette kann man als idealen Baustein betrachten, um dieses System mit relativ geringem Aufwand in weitere Steckverbinder-Umgebungen zu integrieren.

Grundlegende Eigenschaften des EBO-Stecksystems:

• Sowohl für Singlemode- als auch für Multimode-Applikationen geeignet
• Geringere Staubempfindlichkeit erleichtert Installation und Handling
• Hohe Zuverlässigkeit bei guten Leistungsdaten
  - niedrige Einfügedämpfung (IL)
  - hohe Rückflussdämpfung (RL)
  - stabile IL- und RL-Werte über viele Steckzyklen

• Niedrige Steckkräfte
• Flexible und skalierbare Steckervarianten & Optionen

Einige Stecker-Optionen als Beispiel: Der EBO-12-Latch-Connector (wird bereits von Rosenberger OSI konfektioniert)

Ein neuer innovativer Stecker, der zur Kategorie der Very Small Form Factor (VSFF) gehört, ist der MDC (steht für Miniature Duplex Connector) von US Conec. Er ist ein echter Push-Pull Duplex-Steckverbinder, der auf Basis der 1,25 mm Vollkeramik-Ferrulen-Technologie gefertigt wird. Entwickelt als Media Dependent Interface (MDI) bzw. Optical Interface der neuen SFP-DD und QSFP-DD Transceiver hat er das Potenzial den Massenstecker LC-Duplex abzulösen.