DGUV Information 203-039 - Umgang mit Lichtwellenleiter-Kommunikations-Systemen ...

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Anhang 5, Beispiele von zulässigen Leistungen
Anhang 5
Umgang mit Lichtwellenleiter-Kommunikations-Systemen (LWKS) (bisher: BGI 5031)

Anhangteil

Titel: Umgang mit Lichtwellenleiter-Kommunikations-Systemen (LWKS) (bisher: BGI 5031)
Normgeber: Bund
Amtliche Abkürzung: DGUV Information 203-039
Gliederungs-Nr.: [keine Angabe]
Normtyp: Satzung

Anhang 5 – Beispiele von zulässigen Leistungen

Vereinfachte Angabe von zulässigen Leistungen.

Eine begrenzte Zahl von Lichtwellenleitern und Übertragungswellenlängen sind in Tabelle A 5.1 angegeben (siehe auch DIN EN 60825-2). Die dort angegebenen Grenzwerte basieren auf der Annahme des ungünstigsten Falls und gelten jeweils für einen einzelnen LWL. Bei Faserbändchen oder Multifasersteckverbindern müssen sich mehrere Fasern den angegebenen Grenzwert "teilen", entsprechend geringer ist die zulässige Strahlungsleistung in der einzelnen Faser.

Maximale Ausgangsleistung während der Abschaltung

Tabelle A 5.1 zeigt die maximalen Ausgangsleistungen (in mW) während der Abschaltzeit für LWLKS mit Einmodenfasern, die auf die Grenzen eines niedrigeren Gefährdungsgrads in 1 s an uneingeschränkten Standorten und in 3 s an eingeschränkten und kontrollierten Standorten abschalten. Entsprechend dem niedrigeren Gefährdungsgrad sollten die Konstruktionsanforderungen nach Anhang B der DIN EN 60825-2, umgesetzt werden.

Die Gleichung, aus der die Tabellenwerte der maximalen Ausgangsleistungen abgeleitet wurden, wurde aus der Bedingung berechnet, dass die MZB-Werte während der Abschaltung eingehalten werden müssen und lautet:

MFDModenfeld-Durchmesser bei 1/e2 Bestrahlungsstärke (m);
Pgesamte Leistung in der Faser (W);
dDurchmesser der Messblende (m);
MZBmaximal zulässige Bestrahlung (Jm-2);
zmessvorgeschriebener Messabstand;
tAbschaltdauer (s);
λWellenlänge (m).

Für die hier in Betracht kommenden Abstände darf man davon ausgehen, dass die Leistungsdichte über der Blende nahezu konstant ist. Unter dieser Voraussetzung kann die obige Formel vereinfacht werden zu:

wobei außerdem der Modenfelddurchmesser durch die numerische Apertur NA ersetzt wurde.

Tabelle A5.1:
Der Leistungsgrenzwerte für 11-µm-Einmodenfasern (SM) und Mehrmodenfasern (MM) mit numerischer Apertur von 0,18 (Kerndurchmesser < 150 µm) gemäß DIN EN 60825-2

Wellenlänge und FasertypGefährdungsgrad
11M22M3R3B
633 nm (MM)0,39 mW
(-4,1 dBm)
3,9 mW
(+5,9 dBm)
1 mW
(0 dBm)
10 mW
(+10 dBm)
-500 mW
(+27 dBm)
780 nm (MM)0,57 mW
(-2,5 dBm)
5,6 mW
(+7,5 dBm)
--siehe Anmerkung500 mW
(+27 dBm)
850 nm (MM)0,78 mW
(-1,1 dBm)
7,8 mW
(+8,9 dBm)
--siehe Anmerkung500 mW
(+27 dBm)
980 nm (MM)1,42 mW
(+1,53 dBm)
14,1 mW
(+11,5 dBm)
--siehe Anmerkung500 mW
(+27 dBm)
980 nm (SM)1,42 mW
(+1,53 dBm)
2,66 mW
(+4,2 dBm)
--7,26 mW
(+8,6 dBm)
500 mW
(+27 dBm)
1310 nm (MM)15,6 mW
(+12 dBm)
156 mW
(+21,9 dBm)
--siehe Anmerkung500 mW
(+27 dBm)
1310 nm (SM)15,6 mW
(+12 dBm)
42,8 mW
(+16,3 dBm)
--88 mW
(+19 dBm)
500 mW
(+27 dBm)
1400 bis
1600 nm (MM)
10 mW
(+10 dBm)
384 mW
(+25,8 dBm)
--siehe Anmerkung500 mW
(+27 dBm)
1420 nm (SM)10 mW
(+10 dBm)
115 mW
(+20,6 dBm)
--siehe Anmerkung500 mW
(+27 dBm)
1500 nm (SM)10 mW
(+10 dBm)
136 mW
(+21,3 dBm)
--siehe Anmerkung500 mW
(+27 dBm)
ANMERKUNG 1 Gefährdungsgrade 1M und 2M
Die maximale Leistung, die in der Tabelle für 11-µm-Einmodenfasern aufgeführt ist, ist durch die Bestrahlungsstärke begrenzt. Der genaue Leistungsgrenzwert für Glasfasern wird deshalb durch die kleinste zu erwartende Strahldivergenz bestimmt, die wiederum vom Modenfelddurchmesser (MFD) der Einmodenfaser abhängig ist. Dies kann sich bei unterschiedlichen Werten des MFD ändern und zu bedeutenden Unterschieden bei den Grenzwerten der Klassen bei sich änderndem Modenfelddurchmesser führen. In manchen Hochleistungs-Steckverbindern werden vergrößerte MFD verwendet, wobei die Fernfeld-Divergenz geringer ist. Diese Steckverbinder können einen höheren Gefährdungsgrad zur Folge haben. Bei Benutzung solcher Steckverbinder wird die Bestimmung des Gefährdungsgrads dringend empfohlen.
ANMERKUNG 2 1300-nm-Werte
Die 1 310-nm-Werte sind für 1 270 nm berechnet, dies ist die kürzeste Wellenlänge im 1 310 nm- Übertragungsfenster.
ANMERKUNG 3 Faserparameter
Die verwendeten Faserparameter decken den jeweils schlimmsten Fall ab. Die Werte für die Einmodenfaser sind für eine Faser mit 11 µm Modenfelddurchmesser berechnet und die Werte für die Mehrmodenfaser für eine Faser mit einer numerischen Apertur von 0,18. Viele Systeme, die bei 980 nm und 1550 nm arbeiten, benutzen Fasern mit kleinerem Modenfelddurchmesser. Zum Beispiel gilt ein Grenzwert von 197 mW für den Gefährdungsgrad 1M, wenn eine dispersionsverschobene Glasfaserkabel bei 1550 nm betrieben wird, die einen oberen Grenzwert für den Modenfelddurchmesser von 9,1 µm aufweist. Für andere Werte des Modenfelddurchmessers und der Wellenlänge benutzen Sie bitte die IEC 60825-1, Beispiel A.6.3 (siehe DIN EN 60825-2:2004).
ANMERKUNG 4 Grenzwerte für den Gefährdungsgrad 1M für < 1310 nm
Für 900 nm und kürzere Wellenlängen und Einmodenfasern werden hier keine Grenzwerte für den Gefährdungsgrad 1M angegeben, weil die bei diesen Wellenlängen auftretende Divergenz ziemlich variiert. Der Grund dafür ist, dass sich diese Wellenlängen in Wirklichkeit in mehreren Moden in einer Standard-1 310-nm Einmodenfaser ausbreiten und die genau Divergenz vom eher unvorhersehbaren Grad der Modenmischung abhängig ist. Die veränderliche Modenmischung ist ebenfalls ein großes Problem, wenn man versucht, diese Wellenlängen in einer echten Mehrmodenfaser zu bewerten. Wenn notwendig, kann man in diesen Fällen einen Wert mit der Annahme berechnen, dass die gesamte Leistung in der Faser im Grundmodus geführt wird. Mit den Gleichungen für Einmodenfasern erhält man einen konservativen Wert.
ANMERKUNG 5 Mehrmodenfasern mit Kerndurchmessern von mehr als 150 µm
Diese Lichtwellenleiter (z.B. Hartmanntel-Silicafasern (HCS) mit 200 µm Kerndurchmesser oder Plastikfasern mit 1000 µm Kerndurchmesser) müssen als mittelgroße ausgedehnte Quellen angesehen werden. Die anwendbare Quellengröße kann vom Grad der Modenfüllung abhängen und sollte genau bestimmt werden, bevor man die Grenzwerte berechnet.
ANMERKUNG 6 Grenzwerte für den Gefährdungsgrad 2
Man kann zeigen, dass für scheinbare Quellengrößen von weniger als 33 µm (das gilt in der Lichtwellenleiter-Übertragungstechnik in den meisten Fällen) die Grenzwerte für den Gefährdungsgrad 2 immer niedriger sind als die entsprechenden Grenzwerte des Gefährdungsgrads 1M: sicher für das unbewaffnete Auge, aber möglicherweise unsicher bei Benutzung optischer Instrumente.
ANMKERUNG 7 Bündeladerfasern und Flachbandkabel
Die Grenzwerte in der Tabelle wurden nur für Einzelfasern berechnet. Wenn Bündeladerfasern oder Flachbandkabel mit Einzelfasern in dichter Nachbarschaft beurteilt werden müssen, dann muss jede Einzelfaser und jede mögliche Gruppe dieser Fasern untersucht werden.
ANMERKUNG 8 1420-nm-Wert
Die 1420-nm-Werte wurden für den Raman-Bereich von 1420 bis 1500 nm berechnet.