A łącznik światłowodowyto pasywny element optyczny, który rozdziela, łączy, przechwytuje lub redystrybuuje światło pomiędzy włóknami optycznymi. W rzeczywistych sieciach-sprzęgacze umożliwiają dotarcie jednego sygnału do wielu użytkowników, pozwalają kilku sygnałom dzielić jedną ścieżkę światłowodową lub pobierają niewielką ilość światła do monitorowania. Są cichymi końmi roboczymi w węzłach dostępowych FTTH, centrach danych, konfiguracjach testowych, laserach światłowodowych i systemach czujników.
Zanim przejdziemy dalej, warto wyjaśnić powszechne zamieszanie. Łącznik to nie to samo co aadapter światłowodowy. Adapter mechanicznie wyrównuje dwa złącza, umożliwiając przejście światła; łącznik aktywnie zmienia sposób dystrybucji mocy optycznej pomiędzy portami.RP Fotonikadefiniuje sprzęgacze światłowodowe jako urządzenia, które łączą światło z jednego lub kilku włókien wejściowych z jednym lub kilkoma włóknami wyjściowymi, przy czym rozkład mocy może zależeć od długości fali i polaryzacji.
W tym przewodniku wyjaśniono, jak działają łączniki światłowodowe, główne typy, z którymi się spotkasz, specyfikacje istotne przy zakupie oraz jak dokonać rozsądnego wyboru dla swojego projektu.
Co to jest łącznik światłowodowy?
Łącznik światłowodowy to urządzenie optyczne z jednym lub większą liczbą portów wejściowych i jednym lub większą liczbą portów wyjściowych. W zależności od projektu może wykonywać kilka czynności na raz:
- Podziel jeden sygnał wejściowy na dwa lub więcej wyjść
- Połącz wiele wejść w jedno włókno wyjściowe
- Stuknij niewielki procent mocy w celu monitorowania lub testowania
- Rozdzielaj sygnały optyczne na wiele portów w układzie gwiazdy lub drzewa
- Łącz lub rozdzielaj długości fal w systemach CWDM lub DWDM
Na przykład łącznik 1x2 ma jedno wejście i dwa wyjścia. Łącznik 2x2 ma dwa wejścia i dwa wyjścia i może działać jako rozdzielacz lub sumator, w zależności od kierunku światła.
W dyskusjach na temat sieci telekomunikacyjnych i danych, terminyłącznik światłowodowy, rozdzielacz optyczny, Isumator optycznyczęsto się pokrywają. Rozdzielacz jest zasadniczo łącznikiem używanym w kierunku rozdzielania, podczas gdy łącznik jest tym samym urządzeniem, które jest używane w kierunku łączenia. Jeśli pozyskujesz komponenty, nazwy w arkuszu danych zwykle zależą od sposobu, w jaki urządzenie ma zostać wdrożone.
Jak działa łącznik światłowodowy?
Sprzęgacz działa poprzez przenoszenie mocy optycznej pomiędzy ścieżkami światłowodowymi. Dokładny mechanizm zależy od podejścia produkcyjnego.
W stopionym łączniku dwustożkowym (FBT) dwa lub więcej włókien jest podgrzewanych, rozciąganych i stapianych w taki sposób, że ich rdzenie zbliżają się na tyle blisko, że światło może przedostawać się z jednego rdzenia do drugiego na kontrolowanej długości.RP Fotonikawyjaśnia, że łączniki topione są wykonane przez zwężające się termicznie i stapiane włókna, dzięki czemu ich rdzenie są doprowadzone do bliskiego kontaktu optycznego.
W planarnym rozdzielaczu fal świetlnych (PLC) światło jest prowadzone przez obwód falowodu wykonany na podłożu krzemionkowym lub polimerowym. Jest to dominujące podejście w przypadku rozdzielaczy o dużej-portach-, ponieważ geometria falowodu jest wysoce powtarzalna.
Podział mocy optycznej
Kiedy łącznik rozdziela światło, wejściowa moc optyczna jest dzielona pomiędzy porty wyjściowe. W idealnym sprzęgaczu 1x2 50/50 każde wyjście otrzymuje połowę mocy wejściowej. W decybelach oznacza to około 3 dB teoretycznej straty na wyjście przed dodaniem jakichkolwiek rzeczywistych-strat. TheStowarzyszenie Światłowodowe (FOA)zauważa, że podział powoduje dodatkowe 3 dB straty przy każdym podwojeniu liczby podziału oraz niewielką nadwyżkę strat ze strony konstrukcji sprzęgacza.
Łączenie sygnałów optycznych
Wiele łączników jest dwukierunkowych. Urządzenie, które rozdziela moc w jednym kierunku, może również łączyć moc w odwrotnym kierunku. W pasywnej sieci optycznej (PON) ruch wychodzący z OLT jest rozdzielany na wielu użytkowników, podczas gdy sygnały wychodzące od tych użytkowników są łączone z powrotem w kierunku OLT przez ten sam pasywny rozdzielacz.
Dlaczego łączniki zawsze powodują straty
Straty w łączniku światłowodowym pochodzą z kilku współpracujących ze sobą źródeł:
- Teoretyczna strata dzielona (nieunikniony udział mocy)
- Nadmierne straty z samej konstrukcji łącznika
- Utrata złącza i złącza na portach wejściowych i wyjściowych
- Niedopasowanie długości fali pomiędzy urządzeniem a długością fali systemu
- Strata zależna od polaryzacji-(PDL)
- Nie{0}}równomierny rozkład mocy pomiędzy portami wyjściowymi
Dlatego wybór łącznika nigdy nie ogranicza się wyłącznie do liczby portów. Budżet strat, zakres długości fal, współczynnik podziału i środowisko należy sprawdzić łącznie.
Główne typy łączników światłowodowych
Łączniki można klasyfikować na kilka przydatnych sposobów. Właściwa klasyfikacja zależy od tego, czy projektujesz sieć, pozyskujesz komponenty, czy rozwiązujesz problemy z łączem.
Według funkcji: rozdzielacz, sumator, kran i łącznik WDM
Jakiśrozdzielacz optycznydzieli jedno wejście na wiele wyjść (1x2, 1x4, 1x8, 1x16, 1x32, 1x64). Akombinatorłączy wiele wejść w jedno wyjście. Azłącze kranowewysyła większość mocy optycznej główną ścieżką i kieruje niewielką jej część (typowe współczynniki to 90/10, 95/5 i 99/1) do portu monitorowania. AŁącznik WDMłączy lub oddziela sygnały w oparciu o długość fali, często używane wCWDM i DWDMsystemy.
Według konfiguracji portów: 1x2, 2x2, 1xN i łączniki gwiazdowe
A Łącznik światłowodowy 1x2ma jedno wejście i dwa wyjścia i jest najpopularniejszym elementem konstrukcyjnym prostego dzielenia lub gwintowania. AZłącze 2x2z dwoma wejściami i dwoma wyjściami jest szeroko stosowany w systemach dwukierunkowych, interferometrach i konfiguracjach testowych. ARozgałęźnik 1xNobsługuje sieci PON, FTTH, CATV i dystrybucyjne. JakiśZłącze gwiazdowe NxNrozdziela moc optyczną na wiele ścieżek wejściowych i wyjściowych jednocześnie.
Według kształtu: Y, T, X, gwiazda i łączniki drzew
Łącznik AY dzieli jedno wejście na dwa zbalansowane wyjścia. Sprzęgacz AT ma zwykle nierówny stosunek, np. 90/10 lub 80/20 i dobrze nadaje się do monitorowania sygnału. Łącznik X jest zwykle urządzeniem 2x2. Łącznik gwiazdowy rozdziela moc pomiędzy wiele wejść i wyjść. Łącznik drzewiasty dzieli jedno wejście na wiele wyjść w strukturze rozgałęzionej i jest standardowym wyborem dla sieci PON i FTTx.
Według metody produkcji: FBT vs PLC vs Micro-optyka
Jakiśłącznik FBT(stopiony stożek dwustożkowy) powstaje poprzez stopienie i zwężenie włókien razem. Dobrze nadaje się do małych podziałów, niestandardowych współczynników podziału i projektów uwzględniających-koszty. ARozgałęźnik PLCwykorzystuje chip falowodu, który zapewnia lepszą jednorodność długości fali i węższe tolerancje przy dużej liczbie portów. Sprzęgacze mikro-optyczne wykorzystują soczewki, pryzmaty, zwierciadła lub filtry cienkowarstwowe- i zwykle pojawiają się w wyspecjalizowanych instrumentach optycznych, a nie w okablowaniu telekomunikacyjnym.
Łącznik FBT vs rozdzielacz PLC: który wybrać?
Kwestia FBT kontra PLC pojawia się przy prawie każdym zamówieniu na łącznik. Szczera odpowiedź jest taka, że żaden z nich nie jest uniwersalnie lepszy; mają różne słodkie punkty.
Sprzęgacze FBT sprawdzają się, gdy projekt wymaga małej liczby podziałów (zwykle 1x2 do 1x8), niestandardowego współczynnika podziału (np. 80/20, 90/10 lub 95/5) lub aplikacji o pojedynczej-długości fali. Generalnie są tańsze w przypadku prostszych konstrukcji. Rozgałęźniki PLC są bezpieczniejszym wyborem, gdy potrzebujesz stałej wydajności przy większej liczbie portów (1x8 i więcej), pracy na szerokiej długości fali w zakresie 1260–1650 nm lub stabilnego zachowania w szerokim zakresie temperatur. Najbardziej nowoczesnyrozgałęźniki światłowodowewdrażane w sieciach FTTH i PON są oparte na sterownikach PLC-dokładnie z tego powodu.
W praktyce FBT jest właściwym wyborem do monitorowania odczepów i niestandardowych współczynników, podczas gdy PLC jest rozwiązaniem domyślnym w przypadku dystrybucji FTTH, pasywnej optycznej sieci LAN i wszelkich wymagań związanych z wysoką-jednolitością.
Kluczowe dane techniczne: współczynnik podziału, tłumienność wtrąceniowa i długość fali
Współczynnik podziału lub współczynnik sprzężenia
Współczynnik podziału opisuje sposób podziału mocy. Łącznik 50/50 rozdziela moc równomiernie. Stuknięcie 90/10 wysyła 90% przez główną ścieżkę i 10% do portu monitorowania. Do monitorowania zwykle chcesz usunąć tylko mały kawałek światła; w przypadku dystrybucji zazwyczaj chcesz równego podziału.
Straty wtrąceniowe i straty nadmierne
Tłumienie wtrąceniowe to całkowita moc optyczna tracona po umieszczeniu sprzęgacza w łączu. Obejmuje teoretyczną stratę dzieloną i stratę własną urządzenia. Rozgałęźnik 1x2 50/50 ma teoretyczną stratę podziału wynoszącą 3 dB, ale rzeczywiste arkusze danych zwykle pokazują typową tłumienność wtrąceniową wynoszącą około 3,4–3,8 dB po dodaniu nadmiernych strat i tłumienności na złączu. Nadmierna strata to dodatkowa strata wykraczająca poza nieuniknioną podzieloną stratę; niższa liczba oznacza lepiej-zbudowany łącznik.
Jednorodność, strata odbiciowa i kierunkowość
Jednorodność opisuje równomierny rozkład mocy na portach wyjściowych i staje się krytyczna przy podziale 1x8, 1x16, 1x32 i 1x64. Straty odbiciowe mierzą odbite światło wędrujące z powrotem w stronę źródła. Kierunkowość wskazuje, jak skutecznie urządzenie zapobiega przedostawaniu się zasilania do niewłaściwego portu. Te trzy elementy mają największe znaczenie w systemach DWDM, środowiskach testowych OTDR, laserach światłowodowych i każdym łączu, w którym odbicia pogarszają wydajność.
Robocza długość fali i szerokość pasma
Sprzęgacz musi pasować do długości fali systemu. Systemy telekomunikacyjne powszechnie wykorzystują okna 1310 nm, 1490 nm i 1550 nm; Sieci PON dodają 1577 nm i 1490 nm w zależności od potrzebITU-T G.984i specyfikacje G.987. Niektóre sprzęgacze są przeznaczone tylko do wąskiego okna, podczas gdy szerokopasmowe rozdzielacze PLC pokrywają zakres 1260–1650 nm.
Typ włókna, złącze i opakowanie
Sprawdź, czy łącznik obsługuje światłowód-jednomodowy czy wielomodowy, a także dokładnie-sprawdź typ złącza i wypoleruj. Wspólnyzłącze światłowodoweopcje obejmują LC, SC, FC, ST i MTP/MPO, z polerowaniem UPC lub APC. APC jest preferowany wszędzie tam, gdzie liczy się odbicie z tyłu, szczególnie w PON i analogowych systemach wideo. Opakowanie mechaniczne też ma znaczenie: gołe włókno, minimoduł bez bloków, skrzynka ABS, kaseta LGX, obudowa-do montażu w stojaku i zewnętrzna obudowa IP68 – wszystkie te elementy służą różnym scenariuszom wdrażania.
Typowe zastosowania łączników światłowodowych
PON, FTTH i pasywna optyczna sieć LAN
Sieci PON wykorzystują rozgałęźniki 1xN do połączenia jednego portu OLT z wieloma urządzeniami ONT. Ruch downstream jest dystrybuowany do użytkowników; ruch upstream jest łączony z powrotem. To samo urządzenie pasywne obsługuje oba kierunki. Pasywne optyczne sieci LAN wykorzystują tę samą architekturę w środowiskach biurowych i kampusowych. FOA zauważa, że pojedynczy port OLT może obsługiwać do 32 (a czasami 64 lub 128) urządzeń poprzez kaskadowe rozgałęźniki, w zależności od budżetu mocy optycznej.
Punkty monitorowania i testowania
Złącza kranowe pobierają niewielką część światła bez przerywania głównego ogniwa. W przypadku łącza działającego w jednym-trybie, odcięcie 99/1 lub 95/5 jest znacznie bardziej odpowiednie niż rozdzielacz 50/50, który zużywałby zbyt dużo budżetu na ścieżce głównej.
Systemy WDM i DWDM
Sprzęgacze WDM łączą lub oddzielają sygnały o różnych długościach fal. Są niezbędne w-telekomunikacyjnych połączeniach długodystansowych, we wzmacniaczach światłowodowych (EDFA) i w każdym systemie, w którym wiele kanałów optycznych współdzieli jedno włókno. CWDM wykorzystuje siatkę 20 nm; DWDM wykorzystuje siatkę 100 GHz lub 50 GHz, która wymaga większej tolerancji długości fali od każdego komponentu.
Systemy laboratoryjne, czujniki i lasery
Sprzęgacze światłowodowe pojawiają się także w interferometrach, systemach OCT, czujnikach światłowodowych i laserach światłowodowych-o dużej mocy. W tych zastosowaniach zachowanie polaryzacyjne i straty odbiciowe często mają większe znaczenie niż surowy koszt.
Krótki przegląd aplikacji-do-łącznika
Aby wybór był bardziej konkretny, poniżej przedstawiono, jak w praktyce aplikacje zazwyczaj odpowiadają typom łączników. DlaDystrybucja FTTH i PON, standardowa odpowiedź to aSplitter PLC w obudowie ABS lub kasecie LGXz portami 1x8, 1x16 lub 1x32. Dlamonitorowanie łącza na żywo, wybierz złącze kranu FBT 99/1 lub 95/5 ze złączami APC. Dla2-kanałowe dwukierunkowe konfiguracje testowe, zwykle wystarczający jest łącznik 2x2 50/50 FBT. DlaAgregacja kanałów CWDM/DWDM, wymagany jest cienkowarstwowy-łącznik WDM lub multiplekser/demux-w formacie AWG. Dlapołączenie pompy lasera światłowodowegozamiast zwykłego urządzenia telekomunikacyjnego potrzebny jest-utrzymujący polaryzację lub specjalistyczny-łącznik światłowodowy.
Jak wybrać odpowiedni łącznik światłowodowy
Przed złożeniem zamówienia skorzystaj z poniższego schematu postępowania.
- Zdefiniuj funkcję.Zdecyduj, czy chcesz podzielić, połączyć, wykorzystać, czy też multipleksować-długość fali.
- Wybierz konfigurację portu.Wybierz 1x2, 2x2, 1x8, 1x16, 1x32, 1x64 lub NxN w oparciu o liczbę punktów końcowych.
- Potwierdź współczynnik podziału.Użyj 50/50 do równego podziału, 90/10 lub więcej do monitorowania i jednolitego 1xN do dystrybucji.
- Sprawdź zakres długości fal.Dopasuj przepustowość łącznika do swojego systemu, łącznie z długościami fali przyszłych aktualizacji.
- Oblicz budżet strat.Dodaj tłumienie światłowodu + tłumienie na złączu + tłumienie na spawie + tłumienie na złączu + margines bezpieczeństwa (zwykle 3 dB).
- Dopasuj włókno i złącze.Potwierdź tryb jedno-(G.652D lub G.657) w porównaniu z trybem wielomodowym (OM3/OM4/OM5), typ złącza i wypoleruj.
- Zaplanuj środowisko instalacyjne.Szafki wewnętrzne, zamknięcia zewnętrzne, stojaki do centrów danych i stoły laboratoryjne wymagają różnych opakowań.
Prosty przykład budżetu strat
Załóżmy, że projektujesz łącze rozdzielacza PLC 1x16 dla FTTH z 2 km trybu pojedynczego-kabel światłowodowy, cztery pary złączy LC/UPC i jedno złącze zgrzewane. Rozsądny szacunek to: 13,5 dB (typowa tłumienność wtrąceniowa sterownika PLC 1x16) + 0.6 dB (2 km × 0,3 dB/km przy 1310 nm) + 1.2 dB (4 złącza × 0,3 dB) + 0.1 dB (jeden splot) + 3 dB (margines) ≈ łącznie 18,4 dB. Jeśli budżet mocy OLT/ONT należy do klasy B+ (28 dB), masz wygodny zapas mocy; gdyby był ciaśniejszy, musiałbyś zmniejszyć spawy, skrócić bieg lub przejść na podział 1x8.
Typowe błędy, których należy unikać
Pierwszym i najczęstszym błędem jest traktowanie łącznika jako prostego adaptera. Są to dwa niepowiązane urządzenia o różnych zadaniach. Drugim jest ignorowanie strat wtrąceniowych i układanie zbyt wielu podziałów w jednym łączu, aż do wyczerpania się mocy odbiornika. Trzecim jest wybór FBT do wdrożenia FTTH 1x32, gdzie sterownik PLC byłby znacznie bardziej jednolity i stabilny. Czwarty wykorzystuje sprzęgacz zaprojektowany dla okna o jednej długości fali i innej długości fali, co może powodować bardzo różne-rzeczywiste straty. Piąty to mieszanie złączy UPC i APC bez zastanawiania się nad konsekwencjami odbicia.
Często zadawane pytania dotyczące łączników światłowodowych
Jaka jest różnica między sprzęgaczem światłowodowym a rozdzielaczem?
Rozgałęźnik to łącznik używany do podziału jednego wejścia na wiele wyjść. Terminłącznikjest szerszy, ponieważ obejmuje również sumatory, odczepy i multipleksery długości fal.
Czy łącznik światłowodowy jest pasywny czy aktywny?
Prawie wszystkie złącza telekomunikacyjne i kablowe są pasywne i nie wymagają zasilania elektrycznego. Tylko wyspecjalizowane urządzenia, takie jak wzmacniacze optyczne i przełączniki optyczne, są uważane za aktywne.
Co oznacza 1x2 w łączniku światłowodowym?
Łącznik 1x2 ma jeden port wejściowy i dwa porty wyjściowe. Jest to najprostsza konfiguracja rozdzielacza lub kranu.
Co oznacza 2x2 w łączniku światłowodowym?
Sprzęgacz 2x2 ma dwa wejścia i dwa wyjścia i może działać jako rozdzielacz lub sumator, w zależności od kierunku sygnału. Jest to powszechne w interferometrach i dwukierunkowych konfiguracjach testowych.
Jak wybrać współczynnik podziału dla złącza kranu?
W przypadku większości-monitorowania łącza na żywo właściwym wyborem jest odczep 99/1 lub 95/5, ponieważ usuwa on tylko niewielką część mocy optycznej z głównej ścieżki. Odczep 90/10 jest odpowiedni, gdy odbiornik monitorujący jest mniej czuły. Podział 50/50 rzadko jest właściwą odpowiedzią na monitorowanie.
Jaka jest typowa tłumienność wtrąceniowa rozdzielacza PLC 1x32?
Większość komercyjnych arkuszy danych rozdzielacza PLC 1x32 podaje typową tłumienność wtrąceniową pomiędzy 16,5 a 17,5 dB, włączając teoretyczny podział 15 dB plus 1,5–2,5 dB nadmiaru i tłumienności na złączu. Zawsze sprawdzaj arkusz danych konkretnego modelu, który kupujesz.
Czy mogę używać łącznika jedno-modowego ze światłowodem wielomodowym?
Generalnie nie. Sprzęgacze jednomodowe-zaprojektowano wokół rdzenia o średnicy 9 µm; Światłowód wielomodowy ma rdzeń o średnicy 50 lub 62,5 µm. Mieszanie tych dwóch powoduje znaczne niedopasowanie pola-modów i duże straty sprzężenia. Użyj łącznika, który pasuje do TwojegowielomodowyLubtryb pojedynczy-rodzaj włókna.
Czy łączniki światłowodowe są dwukierunkowe?
Większość sprzęgaczy pasywnych jest dwukierunkowych. To samo urządzenie używane do rozdzielania światła wychodzącego może łączyć światło wychodzące, gdy jest używane w przeciwnym kierunku, czyli dokładnie tak działają sieci PON.
Jaka jest różnica między łącznikiem WDM a standardowym sprzęgaczem optycznym?
Standardowy sprzęgacz rozdziela moc bez rozróżniania długości fal. AŁącznik WDMwykorzystuje filtry cienkowarstwowe-lub technologię AWG do oddzielania lub łączenia określonych długości fal, co jest niezbędne w systemach CWDM i DWDM.
Jaki typ złącza wybrać dla łącznika światłowodowego?
LC i SC są najczęściej spotykane we wdrożeniach nowoczesnych centrów dostępu i centrów danych. Polerowanie APC jest preferowane wszędzie tam, gdzie liczy się odbicie wsteczne, np. PON, RFoG i wideo analogowe. Dopasuj lakier na obu końcach ogniwa; mieszanie UPC i APC pogorszy wydajność.
Wniosek
Łącznik światłowodowy to zwodniczo prosty element, który cicho wspiera prawie każdą nowoczesną sieć optyczną. Wybór odpowiedniego to równowaga pomiędzy liczbą portów, współczynnikiem podziału, zakresem długości fal, tłumieniem wtrąceniowym, typem światłowodu, złączem i środowiskiem, w którym będzie żył. W przypadku pojedynczego kranu monitorującego lub niestandardowego współczynnika podziału, łącznik FBT jest zwykle najbardziej ekonomicznym rozwiązaniem. W przypadku sieci FTTH, PON, pasywnej optycznej sieci LAN lub dowolnej dystrybucji o dużej-portach-rozgałęźnik PLC jest bezpieczniejszym-długoterminowym wyborem. Najlepszym sprzęgaczem jest zawsze ten, który odpowiada budżetowi mocy optycznej i wymaganiom niezawodności sieci, którą obsługuje, a nie tylko ten o najniższej cenie jednostkowej.
