27.04.2026

Hohlkernfasern in der Datenübertragung

Technische Vorteile, besondere Anforderungen an Spleißtechnik und Messtechnik

Hohlkernfasern gelten in der Datenübertragung als Transportmedium der Zukunft. Anders als herkömmliche Glasfasern führen sie das Licht in einem luftgefüllten Kern und ermöglichen dadurch geringere Latenzen, eine niedrigere Dispersion und hohe Leistungsreserven.

Sie stellen die Branche allerdings auch vor neue Herausforderungen, denn mit herkömmlichen Spleiß- und Messverfahren lassen sich diese Fasern nur eingeschränkt verarbeiten und charakterisieren.

Physikalische Vorteile

praktische Konsequenzen

Der Aufbau von Hohlkernfasern unterscheidet sich grundlegend von konventionellen Singlemode-Fasern, die aus einem Mantel und einem lichtführenden Glaskern bestehen. Ihr Mantel ist keine homogene Glaszone, sondern eine fein strukturierte Silica-Mikrostruktur aus dünnwandigen Kapillaren. Diese umschließt den luftgefüllten Kern und hält das Licht durch antiresonante oder photonische Effekte im Hohlraum.

Aus dieser Struktur ergeben sich mehrere Vorteile: Im Vergleich zu einem Glaskern (n ≈ 1,44–1,47) kann sich das Licht in Luft nahezu ungehindert ausbreiten. Der Brechungsindex liegt hier bei nur etwa n ≈ 1,0003. Dadurch lassen sich Signale rund 30 % schneller übertragen. Da teils mehr als 99 % der optischen Leistung im Luftkern geführt werden, bieten Hohlkernfasern zudem deutlich höhere Leistungsreserven als klassische Vollglasfasern. Das macht sie besonders interessant für Übertragungsstrecken, bei denen Geschwindigkeit, Signalqualität und Leistungsreserven entscheidend sind. Gleichzeitig stellen sie Techniker und Netzbetreiber jedoch vor neue Herausforderungen bei der Installation und Qualifizierung der Faserverbindungen.

Verlustarme Verbindungen trotz empfindlicher Mikrostruktur

Die lichtführende Mikrostruktur von Hohlkernfasern reagiert äußerst empfindlich auf Wärmeeintrag und Fehljustagen. Kollabieren die feinen Hohlräume im Bereich der Spleißstelle, kann das zu erheblichen Verlusten führen. Entscheidend ist daher ein schonender Spleißprozess, der die Dämpfung minimiert und gleichzeitig die mechanische Festigkeit der Verbindung möglichst wenig beeinträchtigt.

Die Lichtführung in Hohlkernfasern basiert auf fein abgestimmten Hohlstrukturen. Schon kleinste Fehlstellungen können dazu führen, dass unerwünschte Moden eingekoppelt werden. Die Folge sind messbare Übertragungsverluste. Eine einfache Kernzentrierung reicht deshalb bei Hohlkernfasern nicht aus. Erforderlich ist vielmehr mindestens eine präzise X-, Y- und Z-Ausrichtung – bei bestimmten Fasertypen zusätzlich auch die Rotations- und die Pitch-/Yaw-Ausrichtung. Entsprechende Spleißgeräte benötigen daher eine hochauflösende Bildverarbeitung, spezielle Alignment-Verfahren und eine exakt kontrollierte Prozessführung.

Besonders kritisch ist der Wärmeeintrag. Ein klassischer Lichtbogen kann die feine Mikrostruktur im Bereich des Luftkerns zum Kollabieren bringen und dadurch hohe Verluste verursachen. Hersteller von Spleißgeräten setzen deshalb zunehmend auf neue Verfahren mit präziserem Temperaturprofil. Bei 3-Elektroden-Systemen lassen sich die einzelnen Lichtbögen gezielt steuern, sodass sich die Wärme gleichmäßiger verteilt. Das hilft, die innere Struktur zu erhalten und eine geringe Spleißdämpfung mit ausreichender mechanischer Stabilität zu vereinen. Unter optimierten Bedingungen lassen sich die Dämpfungsverluste so auf etwa 0,1 dB begrenzen.

In der Praxis bedeutet das: Für Hohlkernfasern benötigt man nicht nur spezialisierte Geräte, sondern auch Anwender mit entsprechendem Hintergrundwissen. Denn die Prozesssicherheit hängt stark von den Spleißparametern, der Fasergeometrie und der Reproduzierbarkeit der Ausrichtung ab. Erst wenn eine stabile und verlustarme Verbindung hergestellt ist, lässt sich die Leitung im nächsten Schritt messtechnisch zuverlässig bewerten und qualifizieren.

Zuverlässige Qualifizierung nur mit angepasster Messtechnik

Hohlkernfasern zeigen ein anderes Rückstreuverhalten als konventionelle Singlemode-Fasern. Die Rayleigh-Rückstreuung fällt im Luftkern um etwa 14 bis 20 dB geringer aus, was die klassische OTDR-Auswertung deutlich erschwert. Dazu kommen Reflexionen an Spleißstellen oder an Übergängen zwischen Singlemode-Fasern und Hohlkernfasern, die Totzonen verursachen und benachbarte Ereignisse überdecken können. Standardmessungen reichen daher oft nicht aus, um HCF-Strecken zuverlässig zu bewerten.

Das bedeutet, dass die Testparameter bei OTDR-Messungen an Hohlkernfasern deutlich sorgfältiger gewählt werden müssen. Entscheidend sind ein ausreichend hoher Dynamikbereich, eine zur Streckenlänge passende Pulsbreite und geeignete Testwellenlängen. Im Feldeinsatz wird typischerweise mit 1550 nm oder 1625 nm gemessen. Die bei kürzeren Strecken übliche Wellenlänge von 1310 nm liefert dagegen bei vielen HCF-Anwendungen keine aussagekräftigen Ergebnisse. Zudem sind bidirektionale Messungen unverzichtbar, weil Rückstreukoeffizient und Ereignisdarstellung entlang der Strecke variieren können. Nur mit angepassten Einstellungen lassen sich Spleiße, Übergänge und Verluste zuverlässig bewerten.

Um eine Übertragungsstrecke mit Hohlkernfasern vollständig zu qualifizieren, müssen weitere Kenngrößen berücksichtigt werden. Das spektrale Dämpfungsprofil (Attenuation Profile – AP) zeigt, wie sich die Dämpfung über einen bestimmten Wellenlängenbereich verhält und ob die Nutzbarkeit durch Absorptionsbereiche eingeschränkt wird. Messungen der chromatischen Dispersion (CD) und der Polarisationsmodendispersion (PMD) liefern weitere wichtige Informationen zur Übertragungsqualität und zu den Reserven für hohe Datenraten. Gerade bei der Neuinstallation helfen diese Messungen dabei, Herstellerspezifikationen zu überprüfen und die Strecke zuverlässig zu bewerten.

Zusätzlich erschwert wird die Feldqualifikation dadurch, dass es für HCF bislang keine etablierten Standardverfahren gibt. Umso wichtiger ist eine saubere Dokumentation aller Messrichtungen, Ereignisse und Parameter.

Fazit

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Hohlkernfasern in der Datenübertragung klare technische Vorteile bieten: geringere Latenz, niedrige Dispersion, reduzierte Nichtlinearitäten und hohe Leistungsreserven machen sie zu einer attraktiven Lösung für anspruchsvolle Anwendungen. Gleichzeitig zeigt die Praxis, dass sich diese Vorteile nur dann voll ausschöpfen lassen, wenn Spleiß- und Messtechnik konsequent auf die besondere Faserstruktur abgestimmt sind. Nur durch eine präzise Ausrichtung und einen kontrollierten Wärmeeintrag lassen sich verlustarme Spleiße realisieren. Für eine belastbare Qualifizierung der Faserverbindung sind neben geeigneten OTDR-Parametern auch ergänzende Messungen von AP, CD und PMD erforderlich. Wer HCF erfolgreich einsetzen will, braucht daher nicht nur die passende Faser, sondern ebenso geeignete Prozesse, geeignete Werkzeuge und spezialisiertes Know-how.