Biegeradius von Glasfaserkabeln

Der Biegeradius gibt an, wie eng ein Glasfaserkabel gebogen werden darf, ohne dass die Übertragung leidet oder die Faser dauerhaft Schaden nimmt. Er gehört zu den am häufigsten missachteten Kenngrößen bei der Verlegung: Eine zu enge Biegung ist von außen unauffällig, kostet aber sofort Dämpfung und kann Monate später zum Faserbruch führen.

Unterschieden werden zwei Angaben, die oft verwechselt werden: der zulässige Biegeradius des Kabels als mechanisches Bauteil und die Biegeunempfindlichkeit der Faser selbst.

Warum enge Biegungen Verluste erzeugen

Bei ausreichendem Radius bleibt das Licht im Kern. Wird die Biegung zu eng, tritt ein Teil der Leistung an der Außenseite aus und geht verloren.

Licht wird in einer Glasfaser durch Totalreflexion geführt: Der Kern hat eine geringfügig höhere Brechzahl als der ihn umgebende Mantel, wodurch Strahlen, die flach genug auf die Grenzfläche treffen, vollständig zurückgeworfen werden. Diese Führung hat eine Grenze.

Wird die Faser gebogen, verlängert sich der Weg an der Außenseite der Krümmung. Ein Teil der Lichtleistung müsste dort schneller laufen als physikalisch möglich und kann nicht mehr geführt werden. Der Auftreffwinkel an der Grenzfläche wird steiler, überschreitet den Grenzwinkel der Totalreflexion und das Licht tritt in den Mantel aus, wo es verloren geht. Dieser Effekt heißt Makrobiegeverlust oder Makrobiegung.

Entscheidend für die Praxis: Der Zusammenhang ist nicht linear. Wer den Radius halbiert, verdoppelt nicht die Dämpfung, sondern vervielfacht sie. Deshalb gibt es keinen sanften Übergang von "geht noch" zu "geht nicht mehr", sondern eine ziemlich scharfe Schwelle.

Zwei verschiedene Angaben

Der Biegeradius des Kabels

Der Kabelmantel, die Zugentlastung und eventuelle Bewehrungen bestimmen, wie eng ein fertiges Kabel gebogen werden darf. Maßgeblich ist immer das Datenblatt des Herstellers. Fehlt es, gelten Faustregeln, die sich am Außendurchmesser des Kabels orientieren:

Situation	Mindestradius	Bemerkung
Verlegt, ohne Zugbelastung	10 × Außendurchmesser	Dauerzustand nach der Montage
Während des Einziehens, unter Zug	15 bis 20 × Außendurchmesser	Zugkraft und Biegung wirken zusammen

Ein Kabel mit 8 mm Außendurchmesser darf im verlegten Zustand also etwa 80 mm Biegeradius nicht unterschreiten, beim Einziehen eher 120 bis 160 mm. Zum Vergleich: 80 mm Radius entsprechen einem Kreis von rund 16 cm Durchmesser, also deutlich mehr, als eine scharfe Zimmerecke hergibt.

Die Prüfnormen der Reihe IEC 60794 arbeiten mit ähnlichen Größenordnungen: Der Biegetest nach IEC 60794-1-2-E11 verwendet den 15-fachen, die wiederholte Biegebelastung nach IEC 60794-1-2-E6 den 20-fachen Kabeldurchmesser.

Die Biegeunempfindlichkeit der Faser

Unabhängig vom Kabel unterscheidet die Empfehlung ITU-T G.657 Faserkategorien danach, wie gut sie enge Biegungen verkraften. Sie wurden für den Zugangsbereich entwickelt, wo in Gebäuden und Verteilern wenig Platz ist.

Kategorie	Mindest-Designradius	Makrobiegeverlust (Anhaltswert)
G.657.A1	10 mm	eine Windung bei 10 mm: bis 0,75 dB bei 1550 nm, bis 1,5 dB bei 1625 nm
G.657.A2	7,5 mm	eine Windung bei 7,5 mm: bis 0,5 dB bei 1550 nm, bis 1,0 dB bei 1625 nm
G.657.B3	5 mm	eine Windung bei 5 mm: bis 0,15 dB bei 1550 nm, bis 0,45 dB bei 1625 nm

Die fünfte Ausgabe der Empfehlung hat die frühere Kategorie B2 in A2 überführt. Ältere Datenblätter führen B2 noch getrennt, die Werte entsprechen einander.

Wichtig: Diese Radien gelten für die blanke Faser, nicht für das Kabel. Eine G.657.B3-Faser in einem 8-mm-Kabel ändert nichts daran, dass das Kabel weiterhin 80 mm braucht. Biegeunempfindliche Fasern helfen dort, wo die Faser selbst geführt wird, also in Spleißkassetten, Verteilern und Anschlussdosen.

Die Wellenlänge entscheidet mit

Makrobiegeverluste sind stark wellenlängenabhängig. Langwelliges Licht wird schlechter geführt und entweicht früher. Praktisch heißt das:

• Bei 1310 nm fällt eine grenzwertige Biegung oft gar nicht auf.
• Bei 1550 nm zeigt sie sich deutlich.
• Bei 1625 nm ist sie am stärksten sichtbar, weshalb diese Wellenlänge zur Fehlersuche verwendet wird.

Daraus folgt eine Regel für die Abnahme: Wer nur bei 1310 nm misst, übersieht Biegeprobleme systematisch. Eine Messung bei zwei Wellenlängen und der Vergleich beider Ergebnisse ist der einfachste Weg, eine Biegung von einem schlechten Spleiß zu unterscheiden. Ein Spleiß dämpft bei beiden Wellenlängen ähnlich, eine Biegung fast immer bei der längeren deutlich stärker.

Was bei Verletzung wirklich passiert

Der sofort messbare Dämpfungsanstieg ist nur die eine Hälfte. Die andere ist mechanisch und zeigt sich erst später.

Glas verhält sich unter dauerhafter Zugspannung nicht wie ein Werkstoff mit fester Belastungsgrenze. An der Außenseite einer engen Biegung steht die Faseroberfläche unter Zug. Vorhandene mikroskopische Oberflächenfehler wachsen unter dieser Spannung langsam weiter, ein Vorgang, der als statische Ermüdung oder Spannungsrisskorrosion bezeichnet wird und durch Feuchtigkeit beschleunigt wird. Die Faser kann Wochen oder Monate nach der Montage brechen, ohne dass jemand sie berührt hat.

Deshalb gilt: Eine Biegung, die heute noch funktioniert, ist kein Beweis dafür, dass sie zulässig ist. Die Messung sagt etwas über die aktuelle Dämpfung aus, nichts über die Restlebensdauer.

Makrobiegung und Mikrobiegung

Von der Makrobiegung zu unterscheiden ist die Mikrobiegung: winzige, oft nur mikrometergroße Verformungen der Faserachse, die durch punktuellen Druck entstehen. Typische Ursachen sind zu fest angezogene Kabelbinder, eingeklemmte Kabel, raue Auflageflächen oder Schrumpfen des Kabelmantels bei Kälte.

Mikrobiegungen erzeugen denselben physikalischen Effekt, sind aber schwerer zu finden, weil sie über die Länge verteilt auftreten können und im OTDR nicht immer als klares Einzelereignis erscheinen. Ein Kabelbinder, der sich mit dem Daumen nicht mehr verschieben lässt, ist bereits zu fest.

Typische Fehler in der Praxis

• Scharfe Ecken beim Verlegen entlang von Wänden und in Kabelkanälen. Ein 90-Grad-Winkel ist kein Radius. Abhilfe: Bögen oder Umlenkrollen statt Kanten.
• Zu fest gezogene Kabelbinder, besonders in Bündeln. Klettbänder sind hier grundsätzlich die bessere Wahl.
• Überlänge im Muffenkasten eng aufgewickelt. Die Aufwicklung braucht denselben Mindestradius wie die Verlegung, dafür sind Kassetten mit definierten Führungen gedacht.
• Zug über eine Kante beim Einziehen. Hier wirken Zugkraft und enge Biegung gleichzeitig, das ist der ungünstigste Fall.
• Zu kleine Kabeltrommeln und enges Aufwickeln von Restlängen.
• Kabel hinter Möbeln oder unter Türen im Gebäude, wo später jemand dagegen drückt.

Nachweis und Messung

Eine Biegung lässt sich mit einem OTDR als nicht reflektierendes Verlustereignis an einer Stelle darstellen, an der kein Spleiß und kein Stecker sitzt. Das ist bereits ein starker Hinweis. Sicherheit gibt der Vergleich zweier Wellenlängen, wie oben beschrieben.

Für die Abnahme einer Strecke ist die Dämpfungsmessung mit Lichtquelle und Leistungsmesser der maßgebliche Nachweis. Die Anzeige eines Spleißgeräts ersetzt sie nicht, sie ist eine Schätzung des Geräts über die eigene Spleißstelle und sagt nichts über Biegungen im übrigen Verlauf.

Siehe auch

• Glasfaser spleißen
• LWL
• LWL Kabel
• Faserlaser