A optički spojnikje pasivna optička komponenta koja dijeli, kombinuje, odvaja ili redistribuira svjetlost između optičkih vlakana. U stvarnim-mrežama, spojnici omogućavaju da jedan signal stigne do više korisnika, dozvoljavaju da nekoliko signala dijele jednu putanju vlakana ili uzorkuju malu količinu svjetlosti za praćenje. Oni su tihi radni konji unutar FTTH pristupnih čvorova, centara podataka, testnih postavki, optičkih lasera i senzorskih sistema.
Prije nego što idemo dalje, vrijedi razjasniti uobičajenu zabunu. Spojnica nije isto što i aoptički adapter. Adapter mehanički poravnava dva konektora tako da svjetlost može proći; spojnik aktivno mijenja kako se optička snaga distribuira između portova.RP Photonicsdefinira spojnike vlakana kao uređaje koji spajaju svjetlost iz jednog ili više ulaznih vlakana na jedno ili više izlaznih vlakana, s distribucijom snage koja može ovisiti o valnoj dužini i polarizaciji.
Ovaj vodič objašnjava kako funkcioniraju optički spojnici, glavne tipove na koje ćete se susresti, specifikacije koje su bitne prilikom kupovine i kako napraviti razuman odabir za svoj projekt.
Šta je optička spojnica?
Optički spojnik je optički uređaj s jednim ili više ulaznih i jednim ili više izlaznih portova. Ovisno o dizajnu, može raditi nekoliko stvari odjednom:
- Podijelite jedan ulazni signal na dva ili više izlaza
- Kombinirajte više ulaza u jedno izlazno vlakno
- Dodirnite mali postotak snage za praćenje ili testiranje
- Distribuirajte optičke signale na mnoge portove u obliku zvijezde ili stabla
- Kombinujte ili odvojite talasne dužine u CWDM ili DWDM sistemima
Na primjer, spojnica 1x2 ima jedan ulaz i dva izlaza. 2x2 spojnica ima dva ulaza i dva izlaza i može djelovati kao razdjelnik ili kombinator ovisno o smjeru svjetlosti.
U raspravama o telekomunikacijama i mrežama podataka, terminioptički spojnik, optički razdjelnik, ioptički kombinatorčesto se preklapaju. Razdjelnik je u suštini spojnica koja se koristi u smjeru cijepanja, dok je kombinator isti uređaj koji se koristi u smjeru spajanja. Ako nabavljate komponente, nazivi na tablici sa podacima obično zavise od toga kako je uređaj namijenjen za implementaciju.
Kako radi optička spojnica?
Spojnik radi tako što prenosi optičku snagu između puteva vlakana. Tačan mehanizam ovisi o proizvodnom pristupu.
U spojnici sa spojenim bikonusnim konusom (FBT), dva ili više vlakana se zagrijavaju, povlače i spajaju tako da se njihova jezgra približe dovoljno da svjetlost curi iz jednog jezgra u drugo preko kontrolirane dužine.RP Photonicsobjašnjava da se fuzionirani spojnici prave termičkim sužavanjem i spajanjem vlakana tako da se njihova jezgra dovode u bliski optički kontakt.
U razdjelniku planarnog svjetlosnog kruga (PLC), svjetlost se vodi kroz talasovodno kolo proizvedeno na silicijum dioksidu ili polimernoj podlozi. Ovo je dominantan pristup za razdjelnike velikog broja-portova-jer je geometrija talasovoda vrlo ponovljiva.
Dijeljenje optičke snage
Kada spojnica razdvaja svjetlo, ulazna optička snaga se dijeli na izlazne portove. U idealnom spojniku 1x2 50/50, svaki izlaz prima polovinu ulazne snage. U decibelima, to znači otprilike 3 dB teoretskog gubitka po izlazu prije nego što se dodaju gubici u stvarnom{6}}svjetskom svijetu. TheUdruženje optičkih vlakana (FOA)napominje da razdvajanje uvodi dodatnih 3 dB gubitka za svako udvostručenje broja podjele, plus mali višak gubitka iz strukture spojnice.
Kombinovanje optičkih signala
Mnogi spojnici su dvosmjerni. Uređaj koji dijeli snagu u jednom smjeru također može kombinirati snagu u obrnutom smjeru. U pasivnoj optičkoj mreži (PON), nizvodni promet od OLT-a se dijeli prema mnogim korisnicima, dok se uzvodni signali od tih korisnika kombinuju natrag prema OLT-u kroz isti pasivni razdjelnik.
Zašto spojnice uvijek uvode gubitak
Gubitak u optičkoj spojnici dolazi iz nekoliko izvora koji rade zajedno:
- Teoretski gubitak podjele (neizbježan dio moći)
- Višak gubitka iz same strukture spojnice
- Gubitak konektora i spajanja na ulaznim i izlaznim portovima
- Neusklađenost talasne dužine između uređaja i talasne dužine sistema
- Gubitak ovisan o polarizaciji (PDL)
- Ne-ujednačena distribucija energije između izlaznih portova
Zbog toga se odabir spojnice nikada ne odnosi samo na broj portova. Budžet gubitka, opseg talasnih dužina, omjer podjele i okruženje moraju se provjeriti zajedno.
Glavni tipovi optičkih spojnica
Spojnice se mogu klasificirati na nekoliko korisnih načina. Prava klasifikacija zavisi od toga da li dizajnirate mrežu, nabavljate komponente ili rešavate probleme sa vezom.
Po funkciji: razdjelnik, kombinator, slavina i WDM spojnica
Anoptički razdjelnikdijeli jedan ulaz na više izlaza (1x2, 1x4, 1x8, 1x16, 1x32, 1x64). Akombinatorspaja više ulaza u jedan izlaz. Aspojnica slavinešalje većinu optičke snage kroz glavni put i preusmjerava mali dio (tipični omjeri su 90/10, 95/5 i 99/1) na port za nadzor. AWDM spojnicakombinuje ili razdvaja signale na osnovu talasne dužine, koja se u velikoj meri koristi uCWDM i DWDMsistemima.
Po konfiguraciji porta: 1x2, 2x2, 1xN i zvjezdaste spojnice
A 1x2 optička spojnicaima jedan ulaz i dva izlaza i najčešći je blok za jednostavno cijepanje ili tapkanje. A2x2 spojnicasa dva ulaza i dva izlaza se široko koristi u dvosmjernim sistemima, interferometrima i test postavkama. A1xN razdjelnikopslužuje PON, FTTH, CATV i distributivne mreže. AnNxN zvezdasta spojnicadistribuira optičku snagu na više ulaznih i izlaznih puteva istovremeno.
Po obliku: Y, T, X, zvijezda i stablo spojnice
AY spojnica dijeli jedan ulaz na dva balansirana izlaza. AT spojnica obično ima neujednačen odnos kao što je 90/10 ili 80/20 i dobro je prikladna za praćenje signala. X spojnica je obično 2x2 uređaj. Zvjezdasti spojnik distribuira snagu između više ulaza i izlaza. Spojnik stabla dijeli jedan ulaz na mnogo izlaza u strukturi grananja i standardni je izbor za PON i FTTx mreže.
Po metodi proizvodnje: FBT vs PLC vs Micro-optike
AnFBT spojnica(fuzioni bikonični konus) nastaje spajanjem i suženjem vlakana zajedno. Dobro je prikladan za male podjele, prilagođene omjere podjele i dizajne{1}}osjetljive na cijenu. APLC razdjelnikkoristi talasovodni čip, koji daje bolju uniformnost talasne dužine i čvršće tolerancije pri velikom broju portova. Mikro-optički spojnici koriste sočiva, prizme, ogledala ili tanke{2}}filtere i obično se pojavljuju u specijalizovanim optičkim instrumentima, a ne u telekomunikacionim kablovima.
FBT spojnica protiv PLC razdjelnika: koji biste trebali odabrati?
Pitanje FBT u odnosu na PLC pojavljuje se u skoro svakoj narudžbini spojnice. Iskren odgovor je da nijedno nije univerzalno bolje; imaju različite slatke tačke.
FBT spojnice zasjaju kada dizajn zahtijeva mali broj podjele (obično 1x2 do 1x8), prilagođeni omjer podjele (kao što je 80/20, 90/10 ili 95/5) ili jednu{10}}aplikaciju talasne dužine. Oni su općenito jeftiniji za ove jednostavnije konstrukcije. PLC razdjelnici su sigurnija opklada kad god su vam potrebne dosljedne performanse pri većem broju portova (1x8 i više), rad na širokoj talasnoj dužini na 1260–1650 nm ili stabilno ponašanje u širokom temperaturnom rasponu. Najmodernijerazdjelnici optičkih vlakanaraspoređeni u FTTH i PON mrežama su PLC-bazirani upravo iz ovog razloga.
U praksi, FBT je pravi izbor za praćenje slavina i prilagođenih omjera, dok je PLC zadani za FTTH distribuciju, pasivni optički LAN i bilo koji zahtjev za visoko{0}}ujednačenost.
Ključne specifikacije: omjer podjele, gubitak umetanja i valna dužina
Split Ratio ili Coupling Ratio
Omjer podjele opisuje kako se dijeli snaga. Spojnica 50/50 ravnomjerno dijeli snagu. Tap 90/10 šalje 90% kroz glavni put i 10% na port za nadzor. Za praćenje obično želite ukloniti samo mali dio svjetla; za distribuciju obično želite jednako dijeljenje.
Gubitak umetanja i višak gubitka
Gubitak umetanja je ukupna optička snaga izgubljena kada se spojnica stavi u vezu. Uključuje teoretski podijeljen gubitak i vlastiti višak gubitka uređaja. Razdjelnik 1x2 50/50 ima teoretski gubitak podjele od 3 dB, ali stvarni listovi obično pokazuju tipičan gubitak umetanja od oko 3,4–3,8 dB kada se dodaju višak gubitka i gubitak konektora. Višak gubitka je dodatni gubitak izvan neizbježnog podijeljenog gubitka; manji broj znači bolju-izgrađenu spojnicu.
Ujednačenost, povratni gubitak i usmjerenost
Ujednačenost opisuje kako se ravnomjerno raspoređuje snaga na izlazne portove i postaje kritična pri podjelama 1x8, 1x16, 1x32 i 1x64. Gubitak povrata mjeri reflektiranu svjetlost koja putuje nazad prema izvoru. Usmjerenost pokazuje koliko dobro uređaj sprječava curenje struje u pogrešan port. Ova tri su najvažnija u DWDM sistemima, OTDR testnim okruženjima, optičkim laserima i bilo kojoj vezi na kojoj zalutali odrazi smanjuju performanse.
Radna talasna dužina i propusni opseg
Spojnik mora odgovarati talasnoj dužini vašeg sistema. Telekom sistemi obično koriste prozore od 1310 nm, 1490 nm i 1550 nm; PON mreže dodaju 1577 nm i 1490 nm na osnovu relevantnogITU{0}}T G.984i G.987 specifikacije. Neki spojnici su dizajnirani samo za uski prozor, dok širokopojasni PLC razdjelnici pokrivaju 1260–1650 nm.
Tip vlakna, konektor i pakovanje
Potvrdite da li spojnica podržava jedno-modno ili višemodno vlakno, i dvaput-provjerite vrstu konektora i poliranje. Commonoptički konektoropcije uključuju LC, SC, FC, ST i MTP/MPO, sa UPC ili APC poliranjem. APC je poželjan svuda gde je refleksija u donjem delu leđa važna, posebno u PON i analognim video sistemima. Mehanička ambalaža je također važna: gola vlakna, mini modul bez blokova, ABS kutija, LGX kaseta, kućište za{2}}montažu na stalak i vanjsko IP68 zatvaranje služe različitim scenarijima primjene.
Uobičajene primjene optičkih spojnica
PON, FTTH i pasivni optički LAN
PON mreže koriste 1xN razdjelnike za povezivanje jednog OLT porta na više ONT-ova. Nizvodni saobraćaj se distribuira korisnicima; uzvodni saobraćaj se kombinuje nazad. Isti pasivni uređaj upravlja oba smjera. Pasivni optički LAN-ovi koriste istu arhitekturu u uredskim i kampusnim okruženjima. FOA napominje da jedan OLT port može opsluživati do 32 (a ponekad i 64 ili 128) uređaja kroz kaskadne razdjelnike, ovisno o proračunu optičke snage.
Monitoring i ispitne tačke
Spojnici za slavine uzorkuju mali dio svjetla bez prekida glavne veze. Za live single-mod link, 99/1 ili 95/5 tap je daleko prikladniji od 50/50 razdjelnika, koji bi potrošio previše budžeta na glavnom putu.
WDM i DWDM sistemi
WDM spojnici kombinuju ili razdvajaju signale na različitim talasnim dužinama. Oni su neophodni u telekomunikacijama na daljinu{1}}, pojačivačima vlakana (EDFA) i svakom sistemu gdje više optičkih kanala dijeli jedno vlakno. CWDM koristi mrežu od 20 nm; DWDM koristi mrežu od 100 GHz ili 50 GHz koja zahtijeva čvršću toleranciju talasne dužine od svake komponente.
Laboratorijski, senzorski i laserski sistemi
Spojnici za vlakna se također pojavljuju u interferometrima, OCT sistemima, optičkim senzorima i{0}}fiber laserima velike snage. U ovim aplikacijama, ponašanje polarizacije i povratni gubitak često su važniji od sirove cijene.
Aplikacija{0}}na-Kratka referenca za spojnicu
Da bi izbor bio konkretniji, evo kako se aplikacije obično mapiraju na tipove spojnica u praksi. ZaFTTH i PON distribucija, standardni odgovor je aPLC razdjelnik u ABS kutiji ili LGX kasetisa 1x8, 1x16 ili 1x32 portovima. Zapraćenje linkova uživo, odaberite FBT 99/1 ili 95/5 spojnicu sa APC konektorima. Za2-kanalne dvosmjerne testne postavke2x2 50/50 FBT spojnica je obično dovoljna. ZaCWDM/DWDM agregacija kanala, potreban je tank-WDM spojnik ili AWG-bazirani mux/demux. Zakombinovanje laserske pumpe sa vlaknima, potrebna je polarizacija{0}}održavanje ili specijalna-spojnica umjesto generičkog telekomunikacionog uređaja.
Kako odabrati pravi optički spojnik
Prije naručivanja koristite sljedeći tok rada.
- Definirajte funkciju.Odlučite da li trebate podijeliti, kombinovati, dodirnuti ili{0}}multipleks talasne dužine.
- Odaberite konfiguraciju porta.Odaberite 1x2, 2x2, 1x8, 1x16, 1x32, 1x64 ili NxN na osnovu broja krajnjih tačaka.
- Potvrdite omjer podjele.Koristite 50/50 za jednako dijeljenje, 90/10 ili više za praćenje i uniformno 1xN za distribuciju.
- Provjerite raspon talasnih dužina.Uskladite propusni opseg spojnika sa vašim sistemom, uključujući sve buduće talasne dužine nadogradnje.
- Izračunajte budžet za gubitak.Dodajte slabljenje vlakana + gubitak konektora + gubitak spajanja + gubitak u umetanju spojnice + sigurnosnu marginu (obično 3 dB).
- Spojite vlakno i konektor.Potvrdite jednostruki-način (G.652D ili G.657) naspram višemodnog (OM3/OM4/OM5), tip konektora i poliranje.
- Planirajte okruženje instalacije.Unutarnji ormarići, vanjski zatvarači, stalci za podatkovne centre i laboratorijske klupe zahtijevaju drugačiju ambalažu.
Jednostavan primjer budžeta za gubitak
Pretpostavimo da dizajnirate 1x16 PLC razdjelni link za FTTH sa 2 km single-modaoptički kabl, četiri LC/UPC para konektora i jedan fuzioni spoj. Razumna procjena bi bila: 13,5 dB (tipični gubitak umetanja PLC-a 1x16) + 0.6 dB (2 km × 0,3 dB/km na 1310 nm) + 1.2 dB (4 konektora × 0,3 dB) + 0.1 dB (jedno spajanje) {{12} dB (ukupno 12 dB) dB. Ako je vaš budžet za OLT/ONT napajanje klasa B+ (28 dB), imate udoban prostor za glavu; da je čvršće, trebalo bi da smanjite spojeve, skratite niz ili se spustite na 1x8 split.
Uobičajene greške koje treba izbjegavati
Prva i najčešća greška je tretiranje spojnice kao jednostavnog adaptera. To su dva nepovezana uređaja s različitim poslovima. Drugi je ignorisanje gubitka umetanja i slaganje previše splitova na jednu vezu dok prijemnik ne ostane bez struje. Treći je odabir FBT-a za FTTH 1x32 implementaciju gdje bi PLC bio daleko uniformniji i stabilniji. Četvrti koristi spojnik dizajniran za jedan prozor talasne dužine na drugoj talasnoj dužini, što može proizvesti veoma različite gubitke u stvarnom-svetu. Peto je mešanje UPC i APC konektora bez razmišljanja o posledicama refleksije.
Često postavljana pitanja o optičkim spojnicama
Koja je razlika između optičkog spojnika i razdjelnika?
Razdjelnik je spojnik koji se koristi za podjelu jednog ulaza na više izlaza. Terminspojnicaje širi jer pokriva i kombinatore, slavine i multipleksere talasnih dužina.
Je li optička spojnica pasivna ili aktivna?
Gotovo svi telekom i kablovski spojnici su pasivni i ne zahtijevaju električnu energiju. Aktivnim se smatraju samo specijalizirani uređaji poput optičkih pojačala i optičkih prekidača.
Šta znači 1x2 u spojnici sa optičkim vlaknima?
1x2 spojnica ima jedan ulazni port i dva izlazna porta. To je najjednostavniji razdjelnik ili konfiguracija slavine.
Šta znači 2x2 u spojnici sa optičkim vlaknima?
2x2 spojnica ima dva ulaza i dva izlaza i može djelovati kao razdjelnik ili kombinator ovisno o smjeru signala. Uobičajena je u interferometrima i dvosmjernim testnim postavkama.
Kako da odaberem omjer podjele za spojnicu za slavinu?
Za većinu praćenja-linkova uživo, dodir 99/1 ili 95/5 je pravi izbor jer uklanja samo mali dio optičke snage s glavne staze. Tap 90/10 je prikladan kada je prijemnik za nadzor manje osjetljiv. Podjela 50/50 rijetko je tačan odgovor za praćenje.
Koji je tipični gubitak umetanja 1x32 PLC razdjelnika?
Većina komercijalnih tabli sa podacima o 1x32 PLC razdjelniku navodi tipične gubitke pri umetanju između 16,5 i 17,5 dB, uključujući teoretsku podjelu od 15 dB plus 1,5–2,5 dB višak i gubitak konektora. Uvijek provjerite specifičnu tablicu podataka za model koji kupujete.
Mogu li koristiti jedan-modski spojnik sa višemodnim vlaknom?
Generalno ne. Jednomodni spojnici{1}} su dizajnirani oko jezgre od 9 µm; višemodno vlakno ima jezgro od 50 ili 62,5 µm. Miješanje ova dva uzrokuje značajnu neusklađenost polja-modova i veliki gubitak spajanja. Koristite spojnicu koja vam odgovaramultimodeilijednostruki-načinvrsta vlakana.
Jesu li optički spojnici dvosmjerni?
Većina pasivnih spojnica je dvosmjerna. Isti uređaj koji se koristi za razdvajanje nizvodnog svjetla može kombinirati uzvodno svjetlo kada se koristi u suprotnom smjeru, što je upravo način na koji PON mreže funkcionišu.
Koja je razlika između WDM spojnice i standardne optičke spojnice?
Standardni spojnik distribuira snagu bez razlikovanja valnih dužina. AWDM spojnicakoristi tanke{0}}filtere ili AWG tehnologiju za razdvajanje ili kombinovanje određenih talasnih dužina, što je neophodno za CWDM i DWDM sisteme.
Koji tip konektora da odaberem za spojnicu sa optičkim vlaknima?
LC i SC su najčešći u modernom pristupu i implementaciji centara podataka. APC poliranje se preferira svuda gde je refleksija pozadi važna, kao što su PON, RFoG i analogni video. Uskladite lak na oba kraja karike; miješanje UPC i APC će smanjiti performanse.
Zaključak
Optički spojnik je varljivo jednostavna komponenta koja tiho podupire gotovo svaku modernu optičku mrežu. Odabir pravog je balans između broja portova, omjera podjele, raspona valnih dužina, gubitka umetanja, tipa vlakna, konektora i okruženja u kojem će živjeti. Za jednu slavinu za nadzor ili prilagođeni omjer podjele, FBT spojnica je obično najekonomičniji odgovor. Za FTTH, PON, pasivni optički LAN ili bilo koju distribuciju-porta-broja velikih portova, PLC razdjelnik je sigurniji dugoročni-izbor. Najbolji spojnik je uvijek onaj koji odgovara proračunu optičke snage i zahtjevima pouzdanosti mreže koju opslužuje, a ne samo onaj s najnižom jediničnom cijenom.
