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2019-08-12

Optisches Kabel - alles, was Sie wissen müssen

 Optisches Kabel - alles, was Sie wissen müssen

Optische Kabel verwenden den im Inneren angebrachten Lichtwellenleiter. Durch die physikalischen Eigenschaften der Datenübertragung mittels einer modulierten Lichtwelle (anstelle von elektrischem Strom) wird die Übertragung nicht durch äußere Faktoren gestört. Gegenwärtig wird diese Lösung am häufigsten zum Übertragen eines digitalen Audiosignals und Bilds sowie anderer Daten verwendet. Was sollte man sonst noch darüber wissen? Details im Artikel unten.

Aus diesem Artikel erfahren Sie:

Was ist ein optisches Kabel?

Optische Kabel sind eine Art Kabel, bei denen die Datenübertragung eine Lichtwelle ist. Daher wird dieser Kabeltyp auch als Lichtwellenleiter bezeichnet. Für den Aufbau der Hauptader wird üblicherweise Glas oder Kunststoff mit sehr guten optischen Eigenschaften verwendet - im Gegensatz zu den meisten derzeit verwendeten Drähten, bei denen der Datenträger ein elektrischer Impuls ist und der Kern meist aus leitendem Material besteht. Die optische Faser besteht hauptsächlich aus dielektrischen Fasern, durch die Informationen in Form einer komplexen Lichtwelle (Lichtstrahl) mit hoher Geschwindigkeit übertragen werden. Auf diese Weise gesendete Daten erreichen das Ziel in unveränderter Form, weshalb diese Art der Informationsübertragung theoretisch völlig verlustfrei ist.

Die Verwendung von optischen Kabeln garantiert eine vollständige Beständigkeit des übertragenen Signals gegen witterungsbedingte Verzerrungen und den Einfluss benachbarter elektrischer Geräte (sie erzeugen elektromagnetische Störungen) und geringe Übertragungsverluste. Die Entfernung wird auch nicht von der Signalqualität beeinflusst - das effiziente optische Kabel behält unveränderliche Eigenschaften auch bei vielfach größeren Entfernungen zwischen Kabelanfang und -ende. Ein weiterer Vorteil optischer Kabel ist der vollständige Mangel an erzeugten elektromagnetischen Wechselwirkungen mit in der Nähe befindlichen Geräten und der Mangel an Potenzialdifferenzen im Kabel.

Optisches Kabel - Arten

Optische Kabel können aufgrund des Materials (Glas, Kunststoff, Halbleiter), der Innengeometrie (planar, gestreift, faserig), der Modestruktur (Single- oder Multi-Mode), der Verteilung des Brechungsindex (Stufe, Gradient) sowie des Standards des Verbinders unterteilt werden.

Innengeometrie des Kabels

Planare Fasern bestehen aus drei Schichten. Die mittlere Schicht hat den größten Brechungsindex, und das Licht wird aufgrund der Totalreflexion darin eingefangen. Ein optischer Banddraht ermöglicht die Ausbreitung des Strahls in zwei Richtungen. Der faseroptische Lichtwellenleiter hat einen Kern, der aus mehreren unabhängigen Fasern zusammengesetzt ist.

Verarbeitungsmaterial

Die effektivsten im Betrieb sind Glasfaserleiter. Sie ermöglichen eine Datenübertragung mit hoher Geschwindigkeit und auf große Entfernungen. Drähte mit Kunststoff- und Halbleiterkern werden hauptsächlich für die lokale Übertragung von Informationen zwischen Geräten verwendet.

Modestruktur

Single- und Multimode-Lichtwellenleiter unterscheiden sich hauptsächlich in der Dicke des Kerns. Bei Singlemode-Kabeln beträgt die Standarddicke normalerweise 8-10 μm, und die Welle breitet sich parallel (oder nahezu parallel) zur Kabelachse aus. Der Durchmesser des Multimode-Leiterkerns beträgt üblicherweise 50 oder 62,5 μm, und die Welle breitet sich gleichzeitig über mehrere Pfade aus.

Verteilung des Brechungsindex

Optische Sprungkabel zeichnen sich durch eine stufenweise Änderung des Brechungsindex zwischen Kabelkern und Mantel aus. Im Gegensatz dazu erfolgt diese Änderung bei Verlaufslichtleitern auf sanfte Weise (stufenweiser Übergang vom höchsten Wert auf der Kernachse zum niedrigsten Wert an der Grenze zum Mantel).

Stecker

Gegenwärtig sind die beliebtesten Arten von optischen Kabeln Kabel, die mit einem TOSLINK- oder Mini-TOSLINK-Stecker abgeschlossen sind.

TOSLINK

TOSLINK ist ein Schnittstellenstandard, der eine digitale Audiosignalübertragung in Form einer Lichtwelle mit einem Glasfaserkabel mit einem Durchmesser von ca. 1 mm ermöglicht. Es wird in Heimkinos, Computern, Soundkarten, Videospielkonsolen und vielen anderen häufig verwendeten Geräten verwendet. TOSLINK wurde 1983 von der bekannten japanischen Firma Toshiba im Detail entwickelt und patentiert. Daher der charakteristische Name: TOS von Toshiba und LINK vom englischen Wort für "Verbindung".

Die Technologie sorgt für die Übertragung mit Hilfe von Rotlichtimpulsen, deren Wellenlänge ca. 660 nm beträgt. Anfangs betrug der Datendurchsatz für Fast Ethernet- und FireWire-Anwendungen etwa 3,1 Mb/s. Heute können Geschwindigkeiten von bis zu 125 Mbit/s erreicht werden. Die maximale Bandbreite der aktuellen Version des Audiokabels ist auf 25 Mb/s eingestellt - dieser Pegel gewährleistet eine hervorragende Übertragung von Audiodaten.

Mini TOSLINK

Beliebt ist auch der zweite Standard optischer Kabel – Mini TOSLINK, z. B. CLIFF FM65010. Der Stecker für dieses Kabel basiert auf dem beliebten 3,5-mm-Minijack-Stecker. Anfänglich wurde diese Lösung nur für mobile Geräte verwendet (aufgrund der geringeren Größe der Verbindung, die eine bequemere Verwendung in tragbaren Geräten ermöglicht). Heutzutage verwenden Hersteller von elektronischen Geräten zunehmend Mini-TOSLINK-Kabel in ihren RTV-Geräten. Beim optischen Mini TOSLINK-Kabelstecker befindet sich das Ende des Lichtwellenleiters im Stecker.

Optisches Kabel - Anwendung

Optische Kabel werden aufgrund ihrer besonderen Eigenschaften in vielen Bereichen eingesetzt - auch Audiosysteme, Telekommunikation, Medizin oder industrielle Automatisierung. Sie funktionieren gut unter schwierigen Bedingungen, die häufig die Verwendung von normalen Leitern unmöglich machen. Sie ermöglichen ein effizientes Funktionieren von Geräten in großen Höhen, bei extremen Temperaturen und bei starken elektromagnetischen Störungen. Optische Kabel eignen sich hervorragend für verlustfreies Audio und Video - anstelle eines herkömmlichen HDMI-Kabels bewährt sich ein optisches Kabel hervorragend fürs Heimkino.

Welches optische Kabel soll ich wählen?

Es gibt viele optische Kabel auf dem Markt. Eine offensichtliche Bedingung ist die richtige Auswahl des Anschlusses für Ihr Gerät. Es gibt jedoch auch andere wichtige Kriterien, anhand derer Sie bestimmen können welches optische Kabel in einem bestimmten Fall angewendet werden sollte.

Länge des Leiters

Das Wichtigste ist, die Länge des Kabels für die zukünftige Verwendung anzupassen. Bei Kabeln mit elektrischen Signalen als Informationsträger nimmt die Qualität der Datenübertragung mit zunehmender Kabellänge ab. Das optische Kabel gewährleistet unabhängig von der Kabellänge immer die gleiche Signalqualität. Es ist jedoch zu beachten, dass Toshiba (der Schöpfer des TOSLINK-Standards) in der offiziellen Spezifikation spezifiziert hat, dass die Kabellänge 10 m nicht überschreiten darf. Wenn diese Bedingung erfüllt ist, hängt die Qualität der Verbindung nur von der Klasse und Effizienz der Geräte ab, die das Lichtsignal senden und empfangen.

Band

Die optimalen Werte liegen im Bereich von ca. 9 MHz bis 11 MHz. Die Hersteller machen den Preis des Produkts von der darin verwendeten Faser abhängig. Materialien mit günstigeren Eigenschaften ermöglichen es dem Kabel, höhere Übertragungsfrequenzen zu bedienen, während die Verwendung von Kunststoff zur Herstellung des Kerns des optischen Kabels die maximalen Übertragungsfrequenzen verringert. Solche Leiter sind billiger und in der Theorie von geringerer Qualität, sie können sich jedoch für einige Anwendungen als wirtschaftlichere und ausreichendere Lösung herausstellen (zum Beispiel in dem Fall, in dem die Beschränkungen des Zielgeräts die Wichtigkeit von Übertragungsfrequenzwerten aufheben).

Wie schließt man optische Kabel an?

Stellen Sie sicher, dass das optische Kabel ordnungsgemäß angeschlossen ist, damit es richtig funktioniert. Die Glasfasertechnologie ist resistent gegen äußere Einflüsse, reagiert jedoch sehr empfindlich auf die Art und Weise, wie der Benutzer sie verwendet. Die Innenseite des Kerns besteht häufig aus Glas oder Kunststoff, der nicht wie Koaxialkabel verformungsbeständig ist. Bei der Installation von Audiogeräten mit TOSLINK-Kabeln darf das Kabel unter keinen Umständen verformt werden. Diese Aktion kann dazu führen, dass der Kern bricht, was wiederum das Kabel völlig unbrauchbar macht. Die Kosten für die Reparatur eines beschädigten Glasfaserkabels können um ein Vielfaches höher sein als der Kauf eines neuen. Daher sollte diese Art von Ausrüstung sanft und mit viel Vorsicht gehandhabt werden.

Das Verbinden selbst, von Steckern an einem Kabel mit den Steckern in Geräten ist nicht kompliziert. Jeder Stecker verfügt über Abdeckungen, die die Steckverbinder vor Schmutz schützen. Sie müssen vor dem Anschließen der Kabel entfernt werden. In dem Gerät, das das Signal überträgt, muss ein Stecker in die mit OPTICAL OUT gekennzeichnete Buchse und der andere in das Gerät gesteckt werden, das die Daten empfangen soll - in den Stecker OPTICAL IN. Es ist zu beachten, dass selbst die beste Audio-Datenübertragung die Klangqualität nicht verbessert, wenn das sendende Gerät (z. B. ein DVD-Player) und das empfangende Gerät (ein Heimkino mit Lautsprechern) nicht gut genug sind.

HDMI oder optisches Kabel, oder vielleicht RCA?

Das digitale Signal ist eine binäre Folge, in der eine Zeichenfolge kodiert ist. Zur Übertragung des digitalen Audiosignals werden optische Kabel mit TOSLINK und Mini TOSLINK oder Koaxialstecker mit RCA-Anschlüssen (sog. Cinch) verwendet. Das digitale Audiosignal kann koaxial oder optisch übertragen werden. Das Signal im optischen Kabel liegt in Form einer Lichtwelle vor. In einem Audio-/Videoplayer (z. B. DVD) muss das Audiosignal in eine Lichtwellenform umgewandelt werden, damit ein Signal über ein optisches Kabel an den optischen Anschluss und an das Heimkinosystem gesendet werden kann.

Nach dem Anschließen des Kabels an den optischen Eingang im Heimkino erreicht die Lichtwelle den Ort, der vom Gerät in eine digitale Form umgewandelt werden muss - in einen elektrischen Impuls. Die Qualität des verwendeten Wandlers ist ein bestimmender Faktor für die Qualität des übertragenen Signals (in gleicher Weise wie die Qualität des Materials, das in dem Kabel für die Übertragung elektrischer Signale verwendet wird). Die Anwendung eines optischen Kabels fürs Heimkino (anstelle von HDMI oder RCA) ermöglicht eine praktisch verlustfreie Datenübertragung zwischen Geräten.

Was kostet ein optisches Kabel?

Der Preis richtet sich nach Material, Länge und Innenstruktur des Kabels sowie nach Art und Qualität der verwendeten Steckverbinder. Ein gutes optisches Kabel kann mehrere zig bis zu mehreren hundert Zloty pro Meter kosten. Vor dem Kauf sollten Sie sich mit den detaillierten Spezifikationen der anzuschließenden Geräte vertraut machen und das entsprechende optische Kabel für deren Parameter auswählen.

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