A оптоволоконный соединитель— это пассивный оптический компонент, который разделяет, объединяет, отводит или перераспределяет свет между оптическими волокнами. В реальных-сетях соединители позволяют одному сигналу достигать многих пользователей, позволяют нескольким сигналам совместно использовать один оптоволоконный путь или отбирать небольшое количество света для мониторинга. Они являются тихими рабочими лошадками внутри узлов доступа FTTH, центров обработки данных, испытательных установок, волоконных лазеров и сенсорных систем.
Прежде чем идти дальше, стоит прояснить распространенную путаницу. Муфта — это не то же самое, чтооптоволоконный адаптер. Адаптер механически выравнивает два разъема, чтобы свет мог проходить через них; соединитель активно меняет способ распределения оптической мощности между портами.РП Фотоникаопределяет волоконные соединители как устройства, которые передают свет от одного или нескольких входных волокон к одному или нескольким выходным волокнам с распределением мощности, которое может зависеть от длины волны и поляризации.
В этом руководстве объясняется, как работают оптоволоконные соединители, основные типы, с которыми вы можете столкнуться, характеристики, которые имеют значение при покупке, и как сделать разумный выбор для вашего проекта.
Что такое оптоволоконный соединитель?
Волоконно-оптический соединитель — это оптическое устройство с одним или несколькими входными портами и одним или несколькими выходными портами. В зависимости от конструкции он может выполнять несколько задач одновременно:
- Разделение одного входного сигнала на два или более выходов
- Объединение нескольких входов в одно выходное волокно
- Используйте небольшой процент мощности для мониторинга или тестирования.
- Распределите оптические сигналы по множеству портов в виде звезды или дерева.
- Объединяйте или разделяйте длины волн в системах CWDM или DWDM.
Например, соединитель 1x2 имеет один вход и два выхода. Соединитель 2x2 имеет два входа и два выхода и может действовать как разветвитель или объединитель в зависимости от направления света.
При обсуждении телекоммуникаций и сетей передачи данных терминыоптоволоконный соединитель, оптический разветвитель, иоптический сумматорчасто перекрываются. Разветвитель — это, по сути, соединитель, используемый в направлении разделения, тогда как объединитель — это то же устройство, которое используется в направлении объединения. Если вы закупаете компоненты, названия в таблице данных обычно зависят от того, как устройство будет использоваться.
Как работает оптоволоконный соединитель?
Соединитель работает путем передачи оптической мощности между оптоволоконными путями. Точный механизм зависит от производственного подхода.
В соединителе с плавленым биконическим конусом (FBT) два или более волокон нагреваются, вытягиваются и сплавляются так, что их жилы подходят достаточно близко, чтобы свет мог просачиваться из одной жилы в другую на контролируемой длине.РП Фотоникаобъясняет, что плавленые соединители изготавливаются путем термического сужения и плавления волокон, так что их сердцевины находятся в тесном оптическом контакте.
В планарном разветвителе световых цепей (ПЛК) свет проходит через волноводную схему, изготовленную на кремниевой или полимерной подложке. Это доминирующий подход для сплиттеров с большим-портом-, поскольку геометрия волновода очень повторяема.
Разделение оптической мощности
Когда ответвитель разделяет свет, входная оптическая мощность делится между выходными портами. В идеальном соединителе 1x2 50/50 каждый выход получает половину входной мощности. В децибелах это означает примерно 3 дБ теоретических потерь на выход без учета любых реальных-мировых потерь.Волоконно-оптическая ассоциация (FOA)отмечает, что разделение вносит дополнительные 3 дБ потерь на каждое удвоение числа разделений плюс небольшие избыточные потери из-за структуры ответвителя.
Объединение оптических сигналов
Многие соединители являются двунаправленными. Устройство, которое распределяет мощность в одном направлении, может также объединять мощность в обратном направлении. В пассивной оптической сети (PON) нисходящий трафик от OLT разделяется на множество пользователей, в то время как восходящие сигналы от этих пользователей объединяются обратно в OLT через один и тот же пассивный разветвитель.
Почему муфты всегда вносят потери
Потери в оптоволоконном соединителе происходят из-за совместной работы нескольких источников:
- Теоретическая разделенная потеря (неизбежная доля власти)
- Избыточные потери в самой конструкции соединителя
- Потери в разъеме и соединении на входных и выходных портах
- Несоответствие длины волны устройства и длины волны системы
- Поляризационные-зависимые потери (PDL)
- Не-неравномерное распределение мощности между выходными портами
Вот почему выбор соединителя не ограничивается только количеством портов. Бюджет потерь, диапазон длин волн, коэффициент разделения и окружающая среда должны быть проверены вместе.
Основные типы оптоволоконных муфт
Муфты можно классифицировать по нескольким полезным признакам. Правильная классификация зависит от того, проектируете ли вы сеть, подбираете компоненты или устраняете неполадки в канале.
По функции: разветвитель, сумматор, ответвитель и соединитель WDM.
Аноптический разветвительделит один вход на несколько выходов (1x2, 1x4, 1x8, 1x16, 1x32, 1x64). Аобъединительобъединяет несколько входов в один выход. Аответвительпередает большую часть оптической мощности по основному пути и направляет небольшую часть (типичные соотношения 90/10, 95/5 и 99/1) на порт мониторинга. АWDM-муфтаобъединяет или разделяет сигналы на основе длины волны, широко используемой вCWDM и ДВДМсистемы.
По конфигурации портов: 1x2, 2x2, 1xN и звездообразные соединители.
A Оптоволоконный соединитель 1x2имеет один вход и два выхода и является наиболее распространенным строительным блоком для простого разделения или ответвления. Амуфта 2х2с двумя входами и двумя выходами широко используется в двунаправленных системах, интерферометрах и испытательных установках. Аразветвитель 1xNобслуживает PON, FTTH, CATV и распределительные сети. АнЗвездообразный соединитель NxNраспределяет оптическую мощность по многим входным и выходным путям одновременно.
По форме: муфты Y, T, X, звезда и дерево.
Соединитель AY разделяет один вход на два балансных выхода. Соединитель AT обычно имеет неравномерное соотношение, например 90/10 или 80/20, и хорошо подходит для мониторинга сигналов. Соединитель X обычно представляет собой устройство 2x2. Звездообразный соединитель распределяет мощность между несколькими входами и выходами. Соединитель дерева разделяет один вход на множество выходов в разветвленной структуре и является стандартным выбором для сетей PON и FTTx.
По методу производства: FBT, ПЛК или микро-оптика
АнМуфта ФБТ(сплавленный биконический конус) изготавливается путем сплавления и сужения волокон вместе. Он хорошо подходит для небольших количеств разделения, пользовательских коэффициентов разделения и проектов,-чувствительных к затратам. АПЛК сплиттериспользует волноводный чип, который обеспечивает лучшую однородность длины волны и более жесткие допуски при большом количестве портов. В микро-оптических соединителях используются линзы, призмы, зеркала или тонкопленочные-фильтры, и они обычно используются в специализированных оптических приборах, а не в телекоммуникационных кабелях.
Соединитель FBT или разветвитель ПЛК: какой выбрать?
Вопрос о сравнении FBT и ПЛК возникает почти в каждом заказе на покупку муфты. Честный ответ заключается в том, что ни один из них не является лучшим в целом; у них разные сладкие места.
Ответвители FBT отлично подходят, когда конструкция требует небольшого количества разделений (обычно от 1x2 до 1x8), специального коэффициента разделения (например, 80/20, 90/10 или 95/5) или применения с одной-длиной волны. Эти более простые конструкции обычно дешевле. Сплиттеры ПЛК являются более безопасным выбором, когда вам нужна стабильная производительность при большем количестве портов (1x8 и выше), работа на широкой длине волны в диапазоне 1260–1650 нм или стабильное поведение в широком диапазоне температур. Самый современныйоптоволоконные разветвителиразвернутые в сетях FTTH и PON, основаны на ПЛК-именно по этой причине.
На практике FBT — правильный выбор для мониторинга ответвлений и индивидуальных коэффициентов передачи данных, тогда как ПЛК используется по умолчанию для распределения FTTH, пассивной оптической локальной сети и любых требований к высокой-равномерности.
Ключевые характеристики: коэффициент разделения, вносимые потери и длина волны.
Коэффициент разделения или коэффициент связи
Коэффициент разделения описывает, как делится власть. Муфта 50/50 распределяет мощность равномерно. Отвод 90/10 отправляет 90% через основной путь и 10% на порт мониторинга. Для мониторинга обычно требуется удалить лишь небольшой кусочек света; для распределения обычно требуется равное разделение.
Вносимые потери и избыточные потери
Вносимые потери — это общая оптическая мощность, потерянная при подключении соединителя к линии связи. Он включает в себя теоретические разделенные потери и собственные избыточные потери устройства. Разделитель 1x2 50/50 имеет теоретические потери при разделении 3 дБ, но реальные технические характеристики обычно показывают типичные вносимые потери около 3,4–3,8 дБ с учетом избыточных потерь и потерь на соединителе. Чрезмерные потери – это дополнительные потери сверх неизбежных разделенных потерь; меньшее число означает более качественную-сцепку.
Однородность, обратные потери и направленность
Равномерность описывает, насколько равномерно мощность распределяется по выходным портам, и становится критичной при разделении 1x8, 1x16, 1x32 и 1x64. Измерения обратных потерь отражают свет, идущий обратно к источнику. Направленность показывает, насколько хорошо устройство предотвращает утечку питания в неправильный порт. Эти три параметра имеют наибольшее значение в системах DWDM, испытательных средах OTDR, волоконных лазерах и любых каналах связи, где паразитные отражения ухудшают производительность.
Рабочая длина волны и полоса пропускания
Ответвитель должен соответствовать длине волны вашей системы. В телекоммуникационных системах обычно используются окна 1310 нм, 1490 нм и 1550 нм; Сети PON добавляют 1577 нм и 1490 нм на основе соответствующихМСЭ-T G.984и спецификации G.987. Некоторые соединители рассчитаны только на узкое окно, тогда как широкополосные разветвители ПЛК охватывают диапазон 1260–1650 нм.
Тип волокна, разъем и корпус
Убедитесь, что соединитель поддерживает одномодовое или многомодовое волокно, а также дважды-проверьте тип и полировку разъема. Общийоптоволоконный разъемварианты включают LC, SC, FC, ST и MTP/MPO с полировкой UPC или APC. APC предпочтительнее везде, где важно низкое обратное отражение, особенно в PON и аналоговых видеосистемах. Механическая упаковка также имеет значение: голое оптоволокно, мини-модуль без блоков, корпус ABS, кассета LGX, корпус для монтажа в стойку-и корпус IP68 для наружного применения — все они подходят для различных сценариев развертывания.
Распространенные применения волоконно-оптических соединителей
PON, FTTH и пассивная оптическая локальная сеть
Сети PON используют разветвители 1xN для подключения одного порта OLT ко многим ONT. Нисходящий трафик распределяется между пользователями; восходящий трафик объединяется обратно. Одно и то же пассивное устройство обрабатывает оба направления. Пассивные оптические локальные сети используют одну и ту же архитектуру в офисах и кампусах. FOA отмечает, что один порт OLT может обслуживать до 32 (а иногда и 64 или 128) устройств через каскадные разветвители, в зависимости от бюджета оптической мощности.
Мониторинг и контрольные точки
Отводные соединители отбирают небольшую часть света, не нарушая основную связь. Для активной однорежимной ссылки ответвление 99/1 или 95/5 гораздо более подходит, чем разветвитель 50/50, который потребует слишком много бюджета на основном пути.
Системы WDM и DWDM
Соединители WDM объединяют или разделяют сигналы на разных длинах волн. Они необходимы в-дальней связи, оптоволоконных усилителях (EDFA) и любых системах, в которых несколько оптических каналов используют одно волокно. CWDM использует сетку 20 нм; DWDM использует сетку 100 ГГц или 50 ГГц, что требует более жестких допусков по длине волны для каждого компонента.
Лабораторные, сенсорные и лазерные системы
Волоконные соединители также используются в интерферометрах, системах ОКТ, волоконных датчиках и мощных волоконных лазерах. В этих приложениях поведение поляризации и обратные потери часто имеют большее значение, чем чистая стоимость.
Краткое руководство по применению-к-муфтам
Чтобы сделать выбор более конкретным, ниже показано, как на практике приложения обычно сопоставляются с типами соединителей. ДляРаспространение FTTH и PON, стандартный ответРазветвитель ПЛК в корпусе ABS или кассете LGXс портами 1x8, 1x16 или 1x32. Длямониторинг живых ссылок, выберите ответвитель FBT 99/1 или 95/5 с разъемами APC. Для2-канальные двунаправленные испытательные установкиобычно достаточно соединителя FBT 2x2 50/50. ДляАгрегация каналов CWDM/DWDM, требуется тонкопленочный соединитель WDM или мультиплексор/демультиплексор на базе AWG-. Длякомбинирование волоконной лазерной накачки, вместо обычного телекоммуникационного устройства требуется-поддерживающий поляризацию или специальный-оптический соединитель.
Как правильно выбрать оптоволоконный соединитель
Перед размещением заказа используйте следующий рабочий процесс.
- Определите функцию.Решите, нужно ли вам разделить, объединить, подключить или мультиплексировать по длине волны-.
- Выберите конфигурацию порта.Выберите 1x2, 2x2, 1x8, 1x16, 1x32, 1x64 или NxN в зависимости от количества конечных точек.
- Подтвердите соотношение разделения.Используйте 50/50 для равного разделения, 90/10 или выше для мониторинга и единообразный 1xN для распределения.
- Проверьте диапазон длин волн.Подберите полосу пропускания ответвителя в соответствии с вашей системой, включая любые длины волн для будущих обновлений.
- Рассчитайте бюджет потерь.Добавьте затухание в волокне + потери в соединителе + потери в сращивании + вносимые потери в соединителе + запас прочности (обычно 3 дБ).
- Подберите волокно и разъем.Проверьте одномодовый-режим (G.652D или G.657) и многомодовый (OM3/OM4/OM5), тип разъема и полировку.
- Спланируйте среду установки.Внутренние шкафы, наружные затворы, стойки центров обработки данных и лабораторные столы нуждаются в разной упаковке.
Простой пример бюджета потерь
Предположим, вы проектируете линию разветвления ПЛК 1x16 для FTTH с одномодовой длиной 2 км.оптоволоконный кабель, четыре пары разъемов LC/UPC и одно сварное соединение. Разумная оценка составит: 13,5 дБ (типичные вносимые потери ПЛК 1x16) + 0.6 дБ (2 км × 0,3 дБ/км на длине волны 1 310 нм) + 1.2 дБ (4 разъема × 0,3 дБ) + 0.1 дБ (одно соединение) + 3 дБ (запас) ≈ всего 18,4 дБ. Если ваш баланс мощности OLT/ONT соответствует классу B+ (28 дБ), у вас есть достаточный запас мощности; если бы он был более плотным, вам пришлось бы уменьшить количество соединений, сократить длину участка или перейти к разделению 1x8.
Распространенные ошибки, которых следует избегать
Первая и наиболее распространенная ошибка — рассматривать муфту как простой адаптер. Это два несвязанных устройства с разными задачами. Второй — игнорирование вносимых потерь и размещение слишком большого количества разделений на одном канале до тех пор, пока у приемника не закончится питание. Третий вариант — выбор FBT для развертывания FTTH 1x32, где ПЛК будет гораздо более единообразным и стабильным. Четвертый вариант — использование ответвителя, предназначенного для одного окна длины волны на другой длине волны, что может привести к совсем другим реальным-потерим. Пятый — смешивать разъемы UPC и APC, не задумываясь о последствиях отражения.
Часто задаваемые вопросы об оптоволоконных муфтах
В чем разница между оптоволоконным соединителем и сплиттером?
Разветвитель — это соединитель, используемый для разделения одного входа на несколько выходов. Терминмуфтаявляется более широким, поскольку он также охватывает сумматоры, отводы и мультиплексоры длин волн.
Является ли оптоволоконный соединитель пассивным или активным?
Почти все телекоммуникационные и кабельные соединители пассивны и не требуют электроэнергии. Активными считаются только специализированные устройства, такие как оптические усилители и оптические переключатели.
Что означает 1x2 в оптоволоконном соединителе?
Соединитель 1x2 имеет один входной порт и два выходных порта. Это простейшая конфигурация разветвителя или ответвителя.
Что означает 2x2 в оптоволоконном соединителе?
Соединитель 2x2 имеет два входа и два выхода и может действовать как разделитель или сумматор в зависимости от направления сигнала. Это часто встречается в интерферометрах и двунаправленных испытательных установках.
Как выбрать соотношение разделения для ответвителя?
Для большинства прямых-мониторингов канала правильным выбором является ответвитель 99/1 или 95/5, поскольку он удаляет лишь небольшую часть оптической мощности с основного пути. Отвод 90/10 подходит, когда приемник мониторинга менее чувствителен. Разделение 50/50 редко является правильным ответом для мониторинга.
Каковы типичные вносимые потери сплиттера ПЛК 1x32?
В большинстве коммерческих спецификаций разветвителей ПЛК 1x32 указаны типичные вносимые потери от 16,5 до 17,5 дБ, включая теоретическое разделение 15 дБ плюс избыточные 1,5–2,5 дБ и потери на соединителе. Всегда проверяйте техническое описание модели, которую вы покупаете.
Могу ли я использовать одномодовый-соединитель с многомодовым оптоволокном?
Вообще нет. Одномодовые соединители- имеют сердечник толщиной 9 мкм; многомодовое волокно имеет сердцевину диаметром 50 или 62,5 мкм. Смешение этих двух факторов приводит к значительному рассогласованию полей мод-и высоким потерям связи. Используйте соединитель, соответствующий вашемумногомодовыйилиодиночный-режимтип волокна.
Являются ли оптоволоконные соединители двунаправленными?
Большинство пассивных соединителей являются двунаправленными. То же устройство, которое используется для разделения нисходящего света, может объединять восходящий свет при использовании в противоположном направлении, и именно так работают сети PON.
В чем разница между соединителем WDM и стандартным оптическим соединителем?
Стандартный ответвитель распределяет мощность, не различая длины волн. АWDM-муфтаиспользует тонкопленочные-фильтры или технологию AWG для разделения или объединения волн определенной длины, что важно для систем CWDM и DWDM.
Какой тип разъема следует выбрать для оптоволоконного соединителя?
LC и SC являются наиболее распространенными в современных центрах доступа и обработки данных. Полировка APC предпочтительна везде, где имеет значение обратное отражение, например, PON, RFoG и аналоговое видео. Подберите полировку на обоих концах звена; смешивание UPC и APC приведет к снижению производительности.
Заключение
Волоконно-оптический соединитель — это обманчиво простой компонент, который незаметно лежит в основе почти каждой современной оптической сети. Выбор правильного варианта — это баланс между количеством портов, коэффициентом разделения, диапазоном длин волн, вносимыми потерями, типом волокна, разъемом и средой, в которой оно будет использоваться. Для одного контрольного отвода или индивидуального коэффициента разделения переходник FBT обычно является наиболее экономичным решением. Для FTTH, PON, пассивной оптической локальной сети или любого другого распределения с большим-портом-разветвитель ПЛК является более безопасным долгосрочным-выбором. Лучшим соединителем всегда является тот, который соответствует бюджету оптической мощности и требованиям надежности сети, которую он обслуживает, а не просто тот, у которого самая низкая цена за единицу.
