A волоконно-оптичний з’єднувачце пасивний оптичний компонент, який розділяє, комбінує, пропускає або перерозподіляє світло між оптичними волокнами. У реальних-мережах сполучники дозволяють одному сигналу досягати багатьох користувачів, дозволяють кільком сигналам спільно використовувати один волоконно-волоконний шлях або відбирати невелику кількість світла для моніторингу. Вони тихі робочі конячки у вузлах доступу FTTH, центрах обробки даних, тестових установках, волоконних лазерах і сенсорних системах.
Перш ніж йти далі, варто роз’яснити поширену плутанину. Муфта – це не те саме, що aволоконно-оптичний адаптер. Перехідник механічно вирівнює два роз’єми, щоб світло могло проходити крізь них; сполучник активно змінює спосіб розподілу оптичної потужності між портами.РП Фотонікавизначає волоконно-відгалужувальні пристрої як пристрої, які передають світло від одного чи кількох вхідних волокон до одного чи кількох вихідних волокон із розподілом потужності, який може залежати від довжини хвилі та поляризації.
У цьому посібнику пояснюється, як працюють волоконно-оптичні з’єднувачі, основні типи, з якими ви зіткнетеся, технічні характеристики, важливі під час покупки, і як зробити розумний вибір для вашого проекту.
Що таке волоконно-оптичний з’єднувач?
Оптоволоконний з’єднувач — це оптичний пристрій з одним або кількома вхідними портами та одним або кількома вихідними портами. Залежно від дизайну, він може робити кілька речей одночасно:
- Розділіть один вхідний сигнал на два або більше виходів
- Об’єднайте кілька входів в одне вихідне волокно
- Натисніть невеликий відсоток потужності для моніторингу або тестування
- Розподіл оптичних сигналів між багатьма портами у вигляді зірки або дерева
- Комбінуйте або розділяйте довжини хвиль у системах CWDM або DWDM
Наприклад, роз’єм 1х2 має один вхід і два виходи. Роз’єм 2x2 має два входи та два виходи і може діяти як розгалужувач або об’єднувач залежно від напрямку світла.
У обговореннях телекомунікацій і мереж передачі даних терміниволоконно-оптичний з’єднувач, оптичний розгалужувач, іоптичний суматорчасто перекриваються. Розгалужувач - це, по суті, з'єднувач, який використовується в напрямку поділу, тоді як об'єднувач - це той самий пристрій, що використовується в напрямку об'єднання. Якщо ви купуєте компоненти, назви в таблиці зазвичай залежать від того, як планується розгортати пристрій.
Як працює волоконно-оптичний з’єднувач?
Сполучник працює шляхом передачі оптичної потужності між волоконними шляхами. Точний механізм залежить від підходу до виготовлення.
У роз’ємі з плавленим біконічним конусом (FBT) два або більше волокон нагріваються, витягуються та з’єднуються, щоб їхні серцевини наблизилися достатньо близько, щоб світло просочувалося з однієї серцевини в іншу на контрольованій довжині.РП Фотонікапояснює, що з’єднані з’єднувачі виготовляються шляхом термічного звуження та сплавлення волокон, тому їхні серцевини наводяться в тісний оптичний контакт.
У планарному розгалужувачі світлохвильової схеми (PLC) світло направляється через хвилевідну схему, виготовлену на кремнеземній або полімерній підкладці. Це домінуючий підхід для розгалужувачів-портів-, оскільки геометрія хвилеводу дуже повторювана.
Поділ оптичної потужності
Коли перехідник розділяє світло, вхідна оптична потужність розподіляється між вихідними портами. В ідеальному сполучнику 1x2 50/50 кожен вихід отримує половину вхідної потужності. У децибелах це означає приблизно 3 дБ теоретичних втрат на вихід до врахування будь-яких реальних-втрат. TheАсоціація оптоволокна (FOA)зазначає, що розщеплення вносить додаткові 3 дБ втрати для кожного подвоєння лічильника розщеплення, а також невеликі надлишкові втрати від структури зв’язувача.
Комбінування оптичних сигналів
Багато муфт є двонаправленими. Пристрій, який розподіляє потужність в одному напрямку, також може поєднувати потужність у зворотному напрямку. У пасивній оптичній мережі (PON) вихідний трафік від OLT розподіляється на багатьох користувачів, тоді як вихідні сигнали від цих користувачів об’єднуються назад до OLT через той самий пасивний розділювач.
Чому муфти завжди вносять втрати
Втрати у волоконно-оптичному з’єднувачі виникають із кількох джерел, які працюють разом:
- Теоретичні втрати на розподіл (неминуча частка потужності)
- Надлишкові втрати від самої конструкції муфти
- Втрати роз’єму та з’єднання на вхідних і вихідних портах
- Невідповідність довжини хвилі пристрою та довжини хвилі системи
- Втрати,-залежні від поляризації (PDL)
- Не-рівномірний розподіл потужності між вихідними портами
Ось чому вибір з’єднувача ніколи не залежить лише від кількості портів. Бюджет втрат, діапазон довжин хвиль, коефіцієнт розподілу та навколишнє середовище потрібно перевіряти разом.
Основні типи волоконно-оптичних муфт
Муфти можна класифікувати за кількома корисними способами. Правильна класифікація залежить від того, чи проектуєте ви мережу, шукаєте компоненти чи вирішуєте проблеми з посиланням.
За функціями: розгалужувач, об'єднувач, відвод і з'єднувач WDM
Аноптичний розгалужувачділить один вхід на декілька виходів (1x2, 1x4, 1x8, 1x16, 1x32, 1x64). Акомбайнероб’єднує кілька входів в один вихід. Амуфта кранапередає більшу частину оптичної потужності через основний шлях і відводить невелику частину (типове співвідношення 90/10, 95/5 і 99/1) до порту моніторингу. АWDM з'єднувачоб’єднує або розділяє сигнали на основі довжини хвилі, яка широко використовується вCWDM і DWDMсистеми.
За конфігурацією портів: 1x2, 2x2, 1xN і зіркоподібні муфти
A Оптоволоконний з'єднувач 1x2має один вхід і два виходи і є найпоширенішим будівельним блоком для простого розділення або натискання. АМуфта 2х2з двома входами і двома виходами широко використовується в двонаправлених системах, інтерферометрах і тестових установках. АРозгалужувач 1xNобслуговує мережі PON, FTTH, CATV та розподільні мережі. АнЗірка NxNрозподіляє оптичну потужність між багатьма вхідними та вихідними шляхами одночасно.
За формою: Y, T, X, Star і Tree Couplers
AY сполучник розділяє один вхід на два симетричних виходи. AT сполучник зазвичай має нерівне співвідношення, наприклад 90/10 або 80/20, і добре підходить для моніторингу сигналу. З’єднувач X зазвичай є пристроєм 2x2. Зірка розподіляє живлення між кількома входами та виходами. Деревоподібний сполучник розділяє один вхід на багато виходів у структурі розгалуження і є стандартним вибором для мереж PON і FTTx.
За способом виробництва: FBT проти PLC проти Micro-Optics
АнМуфта FBT(плавлений біконічний конус) виготовляється шляхом сплавлення та звуження волокон разом. Він добре підходить для невеликої кількості поділів, користувацьких коефіцієнтів поділу та-конструкцій, чутливих до вартості. АPLC спліттервикористовує мікросхему хвилеводу, яка забезпечує кращу однорідність довжини хвилі та більш жорсткі допуски при великій кількості портів. Мікро-оптичні сполучники використовують лінзи, призми, дзеркала або тонкоплівкові-фільтри та, як правило, з’являються в спеціалізованих оптичних приладах, а не в телекомунікаційних кабелях.
FBT Coupler проти PLC Splitter: який з них вибрати?
Питання FBT проти PLC виникає майже в кожному замовленні на купівлю муфти. Чесною відповіддю є те, що жоден з них не кращий; вони мають різні солодощі.
З’єднувачі FBT сяють, коли конструкція передбачає низьку кількість поділу (зазвичай від 1x2 до 1x8), спеціальне співвідношення поділу (наприклад, 80/20, 90/10 або 95/5) або використання однієї-довжини хвилі. Зазвичай вони дешевші для цих простіших конструкцій. Розгалужувачі ПЛК є безпечнішим вибором, коли вам потрібна стабільна продуктивність при вищій кількості портів (1x8 і більше), робота на широкій довжині хвилі в межах 1260–1650 нм або стабільна робота в широкому діапазоні температур. Найсучаснішийволоконно-оптичні розгалужувачіРозгорнуті в мережах FTTH і PON базуються на ПЛК-саме з цієї причини.
На практиці FBT є правильним вибором для моніторингу відводів і індивідуальних коефіцієнтів, тоді як PLC є стандартним для розподілу FTTH, пасивної оптичної локальної мережі та будь-яких високих -вимог однорідності.
Ключові характеристики: коефіцієнт розподілу, внесені втрати та довжина хвилі
Коефіцієнт розподілу або коефіцієнт зчеплення
Коефіцієнт розподілу описує, як розподіляється потужність. З’єднувач 50/50 рівномірно розподіляє потужність. Відведення 90/10 надсилає 90% через основний шлях і 10% до порту моніторингу. Для моніторингу зазвичай потрібно видалити лише невеликий шматочок світла; для розподілу зазвичай потрібно порівну.
Внесені втрати та надмірні втрати
Внесені втрати — це загальна оптична потужність, що втрачається, коли роз’єднувач поміщається в канал зв’язку. Він включає теоретичні розділені втрати та власні надлишкові втрати пристрою. Розгалужувач 1x2 50/50 має теоретичні втрати на розділення 3 дБ, але реальні таблиці даних зазвичай показують типові внесені втрати приблизно 3,4–3,8 дБ після додавання надлишкових втрат і втрат у роз’ємі. Надлишкова втрата – це додаткова втрата, що перевищує неминучу розподілену втрату; менше число означає кращий-з’єднувач.
Однорідність, зворотні втрати та спрямованість
Рівномірність описує, наскільки рівномірно розподіляється потужність між вихідними портами, і стає критичною при розділенні 1x8, 1x16, 1x32 і 1x64. Заміри зворотних втрат відбивають світло, що повертається до джерела. Спрямованість показує, наскільки добре пристрій запобігає витоку живлення в неправильний порт. Ці три найважливіші в системах DWDM, тестових середовищах OTDR, волоконних лазерах і будь-якому з’єднанні, де паразитні відбиття погіршують продуктивність.
Робоча довжина хвилі та смуга пропускання
З’єднувач має відповідати довжині хвилі вашої системи. Телекомунікаційні системи зазвичай використовують вікна 1310 нм, 1490 нм і 1550 нм; Мережі PON додають 1577 нм і 1490 нм на основі відповіднихITU-T G.984і специфікації G.987. Деякі з'єднувачі призначені лише для вузького вікна, тоді як широкосмугові розгалужувачі PLC охоплюють 1260–1650 нм.
Тип волокна, роз’єм і пакет
Перевірте, чи підтримує з’єднувач одномодове-чи багатомодове волокно, а також ще раз-перевірте тип і полірування роз’єму. Поширенийволоконно-оптичний роз'ємваріанти включають LC, SC, FC, ST і MTP/MPO з поліруванням UPC або APC. APC є кращим скрізь, де відображення нижньої частини має значення, особливо в PON та аналогових відеосистемах. Механічне пакування також має значення: голе волокно, безблоковий міні-модуль, коробка з ABS, касета LGX, корпус-для кріплення в стійку та зовнішня кришка IP68 — усе це підходить для різних сценаріїв розгортання.
Загальні застосування волоконно-оптичних муфт
PON, FTTH і пасивна оптична локальна мережа
Мережі PON використовують розгалужувачі 1xN для підключення одного порту OLT до багатьох ONT. Низхідний трафік розподіляється між користувачами; висхідний трафік об'єднується назад. Один і той же пасивний пристрій працює в обох напрямках. Пасивні оптичні локальні мережі використовують однакову архітектуру в офісних і кампусних середовищах. FOA зазначає, що один порт OLT може обслуговувати до 32 (а іноді 64 або 128) пристроїв через каскадні розгалужувачі, залежно від бюджету оптичної потужності.
Пункти моніторингу та тестування
Відводні муфти відбирають невелику частку світла, не порушуючи основної ланки. Для живого однорежимного з’єднання-розгалуження 99/1 або 95/5 набагато доцільніше, ніж розгалужувач 50/50, який споживатиме занадто багато бюджету на основному шляху.
Системи WDM і DWDM
Сполучувачі WDM поєднують або розділяють сигнали на різних довжинах хвиль. Вони необхідні для-телекомунікацій на великі відстані, оптоволоконних підсилювачів (EDFA) і будь-якої системи, де кілька оптичних каналів використовують одне волокно. CWDM використовує сітку 20 нм; DWDM використовує сітку 100 ГГц або 50 ГГц, що вимагає жорсткішого допуску довжини хвилі від кожного компонента.
Лабораторія, сенсорні та лазерні системи
Волоконні сполучники також з’являються в інтерферометрах, системах OCT, волоконних датчиках і високо-потужних волоконних лазерах. У цих додатках поведінка поляризації та зворотні втрати часто мають більше значення, ніж вихідна вартість.
Короткий довідник-застосування-з’єднувача
Щоб зробити вибір більш конкретним, ось як прикладні програми зазвичай відображають типи сполучників на практиці. дляРозповсюдження FTTH і PON, стандартною відповіддю є aРозгалужувач ПЛК в корпусі ABS або касеті LGXз портами 1x8, 1x16 або 1x32. длямоніторинг живого посилання, виберіть муфту FBT 99/1 або 95/5 з роз’ємами APC. для2-канальні двонаправлені тестові установкизазвичай достатньо з’єднувача 2x2 50/50 FBT. дляАгрегація каналів CWDM/DWDM, потрібен тонкоплівковий сполучник WDM або мультиплексор/демукс-на основі AWG. длякомбінування волоконного лазерного насоса, потрібен поляризаційний-або спеціальний-волоконний сполучник замість звичайного телекомунікаційного пристрою.
Як вибрати правильний волоконно-оптичний з’єднувач
Перш ніж розміщувати замовлення, скористайтеся наведеним нижче робочим процесом.
- Дайте визначення функції.Вирішіть, чи потрібно вам розділяти, об’єднувати, натискати або-мультиплексувати за довжиною хвилі.
- Виберіть конфігурацію порту.Виберіть 1x2, 2x2, 1x8, 1x16, 1x32, 1x64 або NxN залежно від кількості кінцевих точок.
- Підтвердьте коефіцієнт розподілу.Використовуйте 50/50 для рівномірного розподілу, 90/10 або вище для моніторингу та рівномірний 1xN для розподілу.
- Перевірте діапазон довжин хвиль.Підберіть пропускну здатність зв’язувача до вашої системи, включаючи будь-які довжини хвиль майбутнього оновлення.
- Розрахувати бюджет збитків.Додайте загасання волокна + втрати в роз'ємі + втрати на з'єднанні + вставні втрати в сполучнику + запас безпеки (зазвичай 3 дБ).
- Зіставте волокно та з’єднувач.Перевірте один-режим (G.652D або G.657) проти багатомодового (OM3/OM4/OM5), тип роз’єму та полірування.
- Сплануйте середовище встановлення.Внутрішні шафи, зовнішні кришки, стійки центрів обробки даних і лабораторні столи потребують різного пакування.
Простий приклад бюджету втрат
Припустімо, що ви розробляєте роздільну лінію ПЛК 1x16 для FTTH із 2 км однорежимного-режимуволоконно-оптичний кабель, чотири пари з’єднувачів LC/UPC і один з’єднувальний з’єднувач. Розумною оцінкою було б: 13,5 дБ (типові внесені втрати ПЛК 1x16) + 0.6 дБ (2 км × 0,3 дБ/км на 1310 нм) + 1.2 дБ (4 роз’єми × 0,3 дБ) + 0.1 дБ (одне з’єднання) + 3 дБ (запас) ≈ 18,4 дБ загалом. Якщо ваш бюджет потужності OLT/ONT становить клас B+ (28 дБ), у вас є комфортний запас; якби він був щільнішим, вам потрібно було б зменшити зрощення, скоротити пробіг або знизити поділ до 1x8.
Поширених помилок, яких слід уникати
Перша і найпоширеніша помилка - сприйняття муфти як простого перехідника. Ці два пристрої не пов’язані між собою і мають різні завдання. Другий полягає в ігноруванні внесених втрат і накопиченні надто великої кількості розділень на одному каналі, доки приймач не розрядиться. По-третє, вибір FBT для розгортання FTTH 1x32, де ПЛК буде набагато більш однорідним і стабільним. По-четверте, використовується зв’язувач, розроблений для одного вікна довжини хвилі на іншій довжині хвилі, що може призвести до дуже різних реальних-втрат. П'ятий - змішування роз'ємів UPC і APC, не думаючи про наслідки відображення.
Поширені запитання про волоконно-оптичні муфти
Яка різниця між волоконно-оптичним з’єднувачем і спліттером?
Розгалужувач — це сполучник, який використовується для поділу одного входу на кілька виходів. Термінмуфтає ширшим, оскільки він також охоплює суматори, відводи та мультиплексори довжин хвиль.
Волоконно-оптичний з’єднувач пасивний чи активний?
Майже всі телекомунікаційні та кабельні з’єднувачі є пасивними та не потребують електроенергії. Активними вважаються лише спеціальні пристрої, такі як оптичні підсилювачі та оптичні перемикачі.
Що означає 1x2 у волоконно-оптичному сполучнику?
Сполучник 1x2 має один вхідний порт і два вихідних порти. Це найпростіша конфігурація спліттера або крана.
Що означає 2x2 у волоконно-оптичному сполучнику?
З’єднувач 2x2 має два входи та два виходи і може діяти як розгалужувач або об’єднувач залежно від напрямку сигналу. Він поширений в інтерферометрах і двонаправлених тестових установках.
Як вибрати коефіцієнт розподілу для з’єднувача?
Для більшості моніторингу-посилання в прямому ефірі кран 99/1 або 95/5 є правильним вибором, оскільки він усуває лише невелику частину оптичної потужності з основного шляху. Відвод 90/10 підходить, коли приймач моніторингу менш чутливий. Розподіл 50/50 рідко є правильною відповіддю для моніторингу.
Яка типова внесена втрата розгалужувача ПЛК 1x32?
Більшість комерційних специфікацій розгалужувачів ПЛК 1x32 вказують типові внесені втрати від 16,5 до 17,5 дБ, включаючи теоретичне розщеплення 15 дБ плюс 1,5–2,5 дБ надлишкових і втрат у з’єднувачі. Завжди перевіряйте конкретну специфікацію моделі, яку ви купуєте.
Чи можна використовувати одномодовий-з’єднувач із багатомодовим волокном?
Загалом ні. Одномодові-зв’язувачі розроблені навколо сердечника 9 мкм; багатомодове волокно має серцевину 50 або 62,5 мкм. Змішування обох спричиняє значну-невідповідність поля моди та високі втрати зв’язку. Використовуйте з’єднувач, який відповідає вашомубагаторежимнийабоодин-режимтип волокна.
Чи є волоконно-оптичні з’єднувачі двонаправленими?
Більшість пасивних муфт є двонаправленими. Той самий пристрій, який використовується для поділу вихідного світла, може поєднувати вихідне світло, якщо його використовувати в протилежному напрямку, саме так працюють мережі PON.
Яка різниця між з’єднувачем WDM і стандартним оптичним з’єднувачем?
Стандартний з’єднувач розподіляє потужність без розрізнення довжин хвиль. АWDM з'єднувачвикористовує тонкоплівкові-фільтри або технологію AWG для розділення або об’єднання певних довжин хвиль, що важливо для систем CWDM і DWDM.
Який тип роз’єму вибрати для оптоволоконного з’єднувача?
LC і SC є найпоширенішими в сучасних центрах доступу та обробки даних. APC polish є кращим там, де має значення зворотне відображення, наприклад PON, RFoG та аналогове відео. Зіставте лак на обох кінцях ланки; змішування UPC і APC погіршить продуктивність.
Висновок
Оптоволоконний з’єднувач — це оманливо простий компонент, який непомітно лежить в основі майже кожної сучасної оптичної мережі. Вибір правильного — це баланс між кількістю портів, коефіцієнтом розбиття, діапазоном довжин хвиль, внесеними втратами, типом волокна, роз’ємом і середовищем, у якому він буде проживати. Для одного відводу моніторингу або спеціального коефіцієнта розподілу з’єднувач FBT зазвичай є найекономічнішим рішенням. Для FTTH, PON, пасивної оптичної локальної мережі чи будь-якої-розподільної-великої кількості портів розгалужувач ПЛК є безпечнішим довгостроковим-вибором. Найкращий сполучник завжди той, який відповідає бюджету оптичної потужності та вимогам до надійності мережі, яку він обслуговує, а не просто той, який має найнижчу ціну за одиницю.
