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Glasfaser zum ersten: Die Anfänge der Lichtwellenleitertechnik

Geschichte der Glasfaser

Glasfasern bringen heute wohl die meisten mit schnellem Internet in Verbindung. Zu Kabeln verarbeitet ermöglichen sie sehr hohe Übertragungsraten. Viele Städte, wie Baden, Basel, Bern, Frauenfeld, Gossau, Meilen, Herrliberg, Luzern, Lenzburg, St. Gallen, Winterthur und Zürich haben in den letzten Jahren ihre Stadtnetze auf „Fiber“ umgerüstet. Darüber hinaus werden heute neu entstehende Quartiere und Wohngegenden in der Regel von den Gemeinden mit Glasfaser bis ins Haus oder die Wohnung erschlossen. Achtung Schleichwerbung: iWay bietet auf allen Schweizer Stadtnetzen seine Internet-, TV- und Telefoniedienstleistungen an. Glasfasern gibt es aber weit länger als das Internet. Bereits im 18. Jahrhundert hat man aus Glas sogenanntes Feen- oder Engelshaar für Dekorationszwecke hergestellt. Später erkannte man, dass sich die Fäden zu Glaswolle verarbeitet, gut zur Wärmeisolation und zur Verstärkung von textilen Fasern und Kunststoffen eignet. Doch zurück zur Datenübertragung: Wir werden an dieser Stelle in lockerer Folge die Geschichte und Visionen für zukünftige Möglichkeiten der Lichtwellenleitertechnologie für die Telekommunikation beleuchten.

Kupfer stösst an seine Grenzen

Bereits in den Neunzehnhundertsechzigerjahren wurde offensichtlich, dass die ursprünglich für Telefonie und Telegrafie gebauten Netze aus Kupferleitungen auf Dauer für die zunehmenden Anforderungen nicht ausreichen werden. Für die damals noch analoge Übertragung über weite Distanzen kamen Richtfunk und später Satelliten zum Einsatz. Denn bei Kupferleitungen benötigt man für die Datenübertragung bereits nach wenigen hundert Metern einen Verstärker. Das machte insbesondere die Transatlantikkabel sehr teuer und störungsanfällig. Damals entstand die Idee, Glasfasern für die Telekommunikation zu verwenden. Die hohe Dämpfung von tausenden von dB (Dezibel) pro Kilometer, was wirklich unglaublich viel ist, liess diese Technik aber als nicht vielversprechend erscheinen. Mit den ersten Glasfasern konnten nur wenige Meter überbrückt werden.

Geht doch

1966 stellte jedoch der Physiker Charles Kao, der beim britischen Unternehmen Standard Telephone & Cables arbeitete, mit seinem Artikel in der der Fachzeitschrift «Proceedings of the Institution of Electrical Engineers» die Forschung zum Einsatz von Lasern und Glasfasern in der Telekommunikation auf den Kopf. Er postulierte nämlich, dass eine genügend reine Glasfaser eine Dämpfung von unter 20 dB pro Kilometer haben würde. Für die Technikinteressierten: 20 dB Bedeutet, das noch ein Hundertstel der Leistung am andern Ende der Leitung ankommt, was für die Signalübertragung über lange Distanzen ausreicht. 2009 wurde Kao schliesslich für seine bahnbrechenden Leistungen mit dem Nobelpreis geehrt. Wissenschaftler beim US-amerikanischen Glas- und Keramikproduzenten Corning zerbrachen sich vier Jahre den Kopf, wie man das Problem der ungenügenden Reinheit der Glasfasern in den Griff bekommen kann. 1970 gelang es schliesslich dem Unternehmen, die erste verlustarme Glasfaser mit einer Dämpfung von 17 dB/km serienreif herzustellen. Zum Vergleich: die heutigen Glasfaser-Lichtwellenreiter erreichen eine sagenhaft tiefere Dämpfung von 0.17 dB/km.

Charles Kao
Charles Kao
Von David Dobkin

Ein Laser muss her

Das Kabel war also geboren. Für die Datenübertragung mit Lichtwellenleiter fehlte aber noch der Laser. 1971 bewiesen dann die Forscher der zum nordamerikanischen Telekomkonzern AT&T gehörenden Bell Laboratories mit einem Halbleiterlaser die Machbarkeit eines Lasers, der auch unter normalen Umgebungsbedingen funktioniert und für den Zweck einsetzbar ist. Zwei Jahre später waren schliesslich sowohl Lichtquelle, Glasfaserkabel und Sensoren kommerziell verfügbar. Der Siegeszug der Lichtwellenleitertechnik konnte beginnen.

Viel Bandbreite

Neben der grossen Reichweite lieferte die Technologie auch gewaltige Bandbreiten. Die grosse Bandbreite und die damit verbundene hohe Übertragungsrate nutzte man zuerst für Systeme zur Übertragung von Fernsehsignalen. Hauptsächlich wurde die Glasfaser aber in den Backbones verwendet. Optische Verbindungen ersetzten dort sehr schnell die herkömmlichen Kupferleitungen und schliesslich auch Richtfunkverbindungen. 1988 ging schliesslich TAT-8, das achte transatlantische Kommunikationskabel und das erste transatlantische Glasfaserkabel, das 280 Mbit/s zwischen den USA, Großbritannien und Frankreich transportierte, in Betrieb. Es wurde von einem Konsortium von Unternehmen unter der Leitung von AT &T Corporation, France Télécom und British Telecom gebaut.

Das nächste Mal erfahren Sie im Rahmen unserer Artikel-Serie zu Glasfasertechnologie, wie die Glasfaser als Lichtwellenleiter funktioniert.

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