Ferrule

Die Ferrule ist die Hülse im Steckverbinder, die die Glasfaser aufnimmt und zentriert hält. Sie entscheidet darüber, ob zwei Fasern beim Stecken exakt aufeinander treffen — und damit über die Dämpfung der Verbindung.

Aufgabe und Aufbau

Eine Singlemode-Faser hat einen Kern von etwa 9 µm Durchmesser. Zwei solche Kerne müssen beim Stecken so genau übereinander liegen, dass eine Abweichung von einem Mikrometer schon messbar dämpft.

Diese Genauigkeit leistet nicht der Stecker, sondern die Ferrule: ein zylindrischer Körper mit einer zentralen Bohrung, in die die Faser eingeklebt und anschließend mit der Stirnfläche gemeinsam poliert wird. Beim Stecken werden zwei Ferrulen in einer Kupplung — dem Split Sleeve — stirnseitig zusammengeführt und von einer Feder gegeneinander gedrückt.

Das übliche Material ist Zirkonoxid-Keramik: formstabil, hart genug für das Polieren, mit einem Wärmedehnungsverhalten nahe dem der Faser. Daneben gibt es Ausführungen aus Edelstahl und, bei Multimode, aus Kunststoff.

Zwei Durchmesser sind verbreitet und bestimmen die Steckerfamilie:

Die kleinere Bauform ist der Grund, warum LC-Stecker doppelt so dicht gepackt werden können — relevant in Verteilern und bei Transceivern mit zwei Fasern auf einem Port.

Stirnflächen: PC, UPC und APC

Die Form der polierten Stirnfläche entscheidet über die Return Loss, also darüber, wie viel Licht an der Stoßstelle zurückreflektiert wird. Drei Schliffe sind in Gebrauch:

Die Wölbung bei PC und UPC bewirkt, dass sich die Fasern in der Mitte berühren und kein Luftspalt bleibt. Der Winkel bei APC geht weiter: Reflektiertes Licht wird aus dem Faserkern heraus in den Mantel gelenkt, statt zur Quelle zurückzulaufen.

APC-Stecker sind an ihrem grünen Gehäuse erkennbar, PC und UPC meist blau oder schwarz.

Der Fehler, der teuer wird

APC und PC dürfen nicht gepaart werden. Steckt man eine angeschrägte Ferrule gegen eine plane, berühren sich die Stirnflächen nur an einer Kante. Es bleibt ein Luftspalt, die Dämpfung steigt um Größenordnungen, und die Kante kann die Gegenfläche beschädigen — ein Schaden, der bleibt, auch wenn später der richtige Stecker kommt.

Deshalb ist das bei Glasfaseranschlüssen entscheidend: GPON-Anschlüsse arbeiten mit APC, und ein Patchkabel vom ONT zur Dose muss diesen Schliff haben. Ein äußerlich passendes Kabel mit UPC-Stecker lässt sich einstecken und liefert Werte, die wie eine defekte Leitung aussehen.

Reinigung

Die Stirnfläche ist die häufigste Fehlerquelle an Glasfaserverbindungen, und meist steckt kein Defekt dahinter, sondern Schmutz.

Ein einzelnes Staubkorn auf einem 9 µm großen Kern deckt einen erheblichen Teil davon ab. Fingerabdrücke, Faserstaub aus dem Spleißen und Rückstände aus Schutzkappen wirken genauso. Beim Stecken wird der Schmutz zudem in beide Stirnflächen eingepresst.

Daraus folgt die Arbeitsregel: vor jedem Stecken reinigen, mit Reinigungsstift oder Trockenreiniger, und Schutzkappen aufsetzen, sobald ein Stecker offen liegt. Bei unklaren Dämpfungswerten ist die Inspektion mit einem Fasermikroskop der erste Schritt, nicht die Messung.

Abgrenzung

Ein Pigtail ist das kurze Faserstück mit Stecker, dessen Ferrule hier beschrieben ist.

Die Kupplung nimmt zwei Ferrulen auf und richtet sie zueinander aus; ihre Präzision geht genauso in die Dämpfung ein.

Ein Spleiß verbindet zwei Fasern dauerhaft durch Verschweißen und braucht keine Ferrule — er dämpft deutlich weniger als jede Steckverbindung, lässt sich aber nicht lösen.

Die Rückflussdämpfung ist die Messgröße, auf die der Schliff wirkt; die Einfügedämpfung beschreibt den Verlust in Durchgangsrichtung.

Quellen

• IEC 61754: Fibre optic interconnecting devices — Steckerfamilien
• IEC 61300-3-35: Prüfverfahren — Visuelle Prüfung von Faserstirnflächen
• ITU-T G.657: Eigenschaften biegeunempfindlicher Einmodenfasern