Bei der Verkabelung: Unter welchen Umständen sollte eine Singlemode-Faser und unter welchen Umständen eine Multimode-Faser verwendet werden?

1. Multimode-Faser

Wenn die geometrische Größe der Faser (vor allem der Kerndurchmesser d1) deutlich größer ist als die Wellenlänge des Lichts (etwa 1 µm), existieren Dutzende oder sogar Hunderte von Ausbreitungsmoden in der Faser. Unterschiedliche Ausbreitungsmoden weisen unterschiedliche Ausbreitungsgeschwindigkeiten und Phasen auf, was nach der Übertragung über lange Strecken zu einer Zeitverzögerung und Verstärkung der optischen Pulse führt. Dieses Phänomen wird als Modendispersion (auch Intermodaldispersion genannt) bezeichnet. Glasfaseroptik.

Durch Modendispersion verringert sich die Bandbreite von Multimodefasern, wodurch sich deren Übertragungskapazität verringert. Daher eignen sich Multimodefasern nur für die Glasfaserkommunikation mit geringer Kapazität.

Die Brechungsindexverteilung von Multimodefasern ist im Wesentlichen parabolisch, d. h. sie weisen einen abgestuften Brechungsindex auf. Ihr Kerndurchmesser beträgt etwa 50 µm.
2. Einmodenfaser

Wenn die geometrische Größe der Faser (hauptsächlich der Kerndurchmesser) nahe an der Wellenlänge des Lichts liegt, beispielsweise wenn der Kerndurchmesser d1 im Bereich von 5-10 µm liegt, lässt die Faser nur einen Modus (den Grundmodus HE11) in sich propagieren, und der Rest der Moden höherer Ordnung wird abgeschnitten; solche Fasern werden als Einmodenfasern bezeichnet.

Da Singlemode-Fasern nur einen Ausbreitungsmodus aufweisen und das Problem der Modendispersion vermeiden, besitzen sie eine extrem große Bandbreite und eignen sich besonders für Glasfaserkommunikation mit hoher Kapazität. Um Singlemode-Übertragung zu erreichen, müssen die Faserparameter bestimmte Bedingungen erfüllen. Die Berechnung ergibt, dass für eine Faser mit NA = 0,12 der Radius des Faserkerns ≤ 4,2 µm betragen muss, um Singlemode-Übertragung oberhalb von λ = 1,3 µm zu erzielen. Dies entspricht einem Kerndurchmesser d₁ ≤ 8,4 µm.

Da der Kerndurchmesser von Singlemode-Glasfasern sehr klein ist, werden an ihren Herstellungsprozess strengere Anforderungen gestellt.