Glasfaser beschleunigt Datentransfer im Automobil

Audio- und Videosignale im Fahrzeug per Lichtwellenleiter aus Polymerfasern zu übermitteln, ist bereits heute Stand der Technik. In Zukunft werden zunehmend auch die Daten von aktiven Sicherheitseinrichtungen mit einem sehr hohen Schutz gegen elektromagnetische Störungen von Lichtwellen übertragen. Die Schott AG hat für diese Anwendungen eine Multicore-Glasfaser entwickelt, welche die dafür notwendigen hohen Übertragungsraten bei gleichzeitiger Temperaturbeständigkeit gewährleistet.

Nie war Autofahren entspannter möglich als heute. Im Fond sorgt der DVD-Player dafür, dass es insbesondere dem Nachwuchs selbst auf langen Touren nicht langweilig wird. Unterdessen erhält der Fahrer über das Navigationssystem genaue Anweisungen darüber, wie er in kürzester Zeit an sein Ziel gelangt. Aktuelle Verkehrsmeldungen werden automatisch in die Routenplanung eingebunden und Staus so umfahren. Gleichzeitig ist der Fahrer per Mobiltelefon jederzeit erreichbar.

Möglich wird diese verknüpfte Vielfalt an Informationen und Entertainment durch den MOST-Datenbus, dem Media Oriented Systems Transport. Über diesen Ringbus werden die Daten ohne Qualitätsverlust, in ausreichend hoher Geschwindigkeit und mit einer sehr hohen elektromagnetischen Verträglichkeit über Lichtwellenleiter zwischen den Systemkomponenten ausgetauscht. Miteinander verbunden werden können unter anderem CD-/ DVD-Player, Routennavigation, GSM-Multibandtelefone und Bordcomputer. „Zwar würde die Glasfaser auch bei diesen Anwendungen einige Vorteile liefern, doch wird im Bereich Infotainment in der Regel eine optische Polymerfaser zur Datenübertragung eingesetzt. Für diesen Einsatz reicht deren Leistungsspektrum noch aus“, erläutert Jörg Warrelmann. Doch wenn höhere Übertragungsraten oder eine bessere Temperaturbeständigkeit gefordert sind, stößt der Kunststoff nach Aussage des Produktmanagers Automotive bei der Schott AG an seine Grenzen.

Multicore-Glasfaser punktet gegenüber der Polymerlösung.

Tatsächlich sind Polymerfasern nur bis zu einer Temperatur von 85 °C beständig und können daher weder unter dem Fahrzeugdach noch im Motorraum verlegt werden. Hinzu kommt, dass sich Kunststoff-Lichtwellenleiter nur in weiten Radien biegen lassen. Bereits ab einem Biegeradius kleiner als 25 Millimeter treten signifikante Zusatzdämpfungen im Material auf. Die von Schott entwickelte Multicore-Glasfaser dagegen ist temperaturbeständig bis 125 °C und lässt sich ohne spürbare Zusatzdämpfung in einem Biegeradius von 5 Millimetern und damit fast wie eine Kupferleitung verlegen. Dank dieser Eigenschaften erschließen sich völlig neue Bauräume für Lichtwellen-Anwendungen – wie zum Beispiel im Motorraum. „Zudem lassen Glasfasern im Vergleich zu Kunststofffasern erheblich höhere Übertragungsraten zu. Diese sind für künftige Anwendungen im Bereich der aktiven Sicherheit unabdingbar“, erläutert Jörg Warrelmann. Als Beispiel nennt der Schott-Experte Kameras oder Radarsysteme, die in der Stoßstange installiert werden und die den vorausfahrenden Verkehr für eine Pre-Crash-Analyse beobachten. „Solche Systeme müssen die Signale unkomprimiert und schnell zur auswertenden Einheit übertragen. Sie brauchen deshalb eine sehr schnelle Datenübermittlung in Echtzeit“, so Warrelmann.

Die erforderlichen Geschwindigkeiten von bis zu einem Gigabit pro Sekunde lassen sich aber nicht mehr mit den heute üblichen Leuchtdioden als Lichtquelle für die Lichtwellenübertragung erreichen. Derartig hohe Übertragungsraten können nur durch den Einsatz von Laserdioden, wie dies etwa beim VCSEL-System der Fall ist, realisiert werden. Dieser Vertical Cavity Surface Emitting Laser (VCSEL) arbeitet auf Wellenlängen im nahen Infrarotbereich. Im Gegensatz zur Glasfaser ist die optische Polymerfaser in diesem Wellenlängenbereich quasi blind und daher ungeeignet. Hinzu kommt, dass sich die Kunststofffaser aufgrund der mangelnden Temperaturbeständigkeit nicht von der Stoßstange durch den Motorraum in den Fahrzeuginnenraum verlegen lässt.

„Die Ingenieure der Schott AG haben in den vergangenen Jahren intensiv an der Optimierung der Lichtwellenleitertechnologie per Glasfaser gearbeitet und können dem Markt bereits heute ausgereifte Lösungen anbieten“, berichtet Jörg Warrelmann. Allerdings benötigen die Gesamtsysteme aus technischer und rechtlicher Sicht noch einige Entwicklungszeit. Erste, mit dieser Technologie ausgestattete, Serienfahrzeuge werden voraussichtlich zwischen 2008 und 2010 auf die Straße kommen.

SCHOTT ist ein internationaler Technologiekonzern, der seine Kernaufgabe in der nachhaltigen Verbesserung der Lebens- und Arbeitsbedingungen der Menschen sieht. Dafür werden Spezialwerkstoffe, Komponenten und Systeme entwickelt. Schwerpunkte sind die Branchen Hausgeräteindustrie, Optik und Elektronik, Pharmazie und Solarenergie. Der SCHOTT Konzern ist mit Produktions- und Vertriebsstätten in allen wichtigen Märkten kundennah vertreten. Rund 17.000 Mitarbeiter erwirtschaften einen Weltumsatz von 2 Milliarden Euro. Die technologische und wirtschaftliche Kompetenz des Unternehmens ist verbunden mit der gesellschaftlichen und ökologischen Verantwortung.

Im Automotive-Bereich liefern sieben Geschäftsbereiche der SCHOTT AG innovative Systemlösungen an Kunden in der Automobilindustrie. Oberstes Ziel ist, durch intelligente Produkte das Autofahren noch sicherer und komfortabler zu gestalten. Interferenzfilter für Sensortechnik, Glas-Metall-Komponenten für Airbagzünder und Gurtstraffer sowie Lichtwellenleiter aus Glasfasern zum Datentransfer im Automobil sind einige Beispiele der umfangreichen Produktpalette. Weltweit sind mehr als 250 Millionen Fahrzeuge mit Applikationen des Mainzer Glas-Spezialisten ausgestattet.

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