3. Пассивные оптические компоненты

Пассивные оптические компоненты включают в себя оптические соединители, розетки, шнуры, распределительные панели, кроссовые шкафы, соединительные муфты, оптические разветвители, аттенюаторы, системы спектрального уплотнения и т.д., то есть все, что необходимо для обеспечения передачи оптического сигнала по волоконно-оптическому кабелю от передатчика к приемнику.

По мере роста сложности и увеличения протяженности волоконно-оптической кабель- ной системы роль пассивных компонентов возрастает. Практически все системы волоконно-оптической связи, реализуемые для магистральных информационных сетей, локальных вычислительных сетей, а также для сетей кабельного телевидения, охватывают сразу все многообразие пассивных волоконно-оптических компонентов.

Самым важным вопросом передачи информации по ВОЛС является обеспечение надежного соединения оптических волокон. Оптический соединитель — это устройство, предназначенное для соединения различных компонентов волоконно-оптического линейного тракта в местах ввода и вывода излучения. Такими местами являются: оптические соединения оптоэлектронных модулей (приемников и передатчиков) с волокном кабеля, соединения отрезков оптических кабелей между собой, а также с другими компонентами. Различают неразъемные и разъемные соединители. Неразъемные соединители используются в местах постоянного монтажа кабельных систем. Основным методом монтажа, обеспечивающим неразъемное соединение, является сварка. Разъемные соединители (широко употребляется термин коннекторы, connectors) допускают многократные соединения/разъединения. Промежуточное положение занимают соединения типа механический сплайс.

 

3.1. Разъемные соединители

 

Типы конструкций

 

По конструкции соединения бывают симметричными и несимметричными [1]. Упрощенные схемы соединений показаны на рис. 3.1. При несимметричной конструкции для организации соединения требуется два элемента: соединитель гнездовой и соединитель штекерный, рис. 3.1 а. Оптическое волокно в капиллярной трубке коннектора-штекера не доходит до торца капилляра, а остается в глубине. Напротив, волокно в гнездовом соединителе выступает наружу. При организации соединения физический контакт волокон происходит внутри наконечника-капилляра, который обеспечивает волокон. Открытое волокно, и капиллярная полость у этих соединителей являются основными недостатками, снижающими надежность несимметричной конструкции. Особенно недостатки сказываются при большом количестве пере подключений. Поэтому такой тип конструкции получил меньшее распространение.

При симметричной конструкции для организации соединения требуется три элемента: два соединителя и переходная розетка (coupling), рис. 3.1 б. Главным элементом соединителя является наконечник (ferrule). Переходная розетка снабжается центрирующим элементом, выполненным в виде трубки с продольным разрезом — должен быть контакт между наконечником и центрирующим элементом розетки, рис. 3.1 в. Центрирующий элемент плотно охватывает наконечники и обеспечивает их строгуюсоосность.

Внешний диаметр наконечника равен 2,5 мм. Наиболее жесткие требования предъявляются к параметрам отверстия (капилляра) наконечника. Оно должно быть достаточно большим, чтобы волокно могло зайти в него, и при этом достаточно малым, чтобы люфт волокна был незначительным. Диаметр отверстия в соответствии со стандартом равен 126 +1/ — 0 мкм для одномодового волокна и 127 +2/-0 мкм для многомодового волокна. Некоторые производители поставляют наконечники широкого диапазона диаметров (например, 124, 125, 126, 127 мкм) для аккомодации естественных вариаций диаметров волокна. Наконечник, как самый прецизионный элемент соединителя, является самым дорогим. Наконечники обычно бывают металлические (на основе нержавеющей стали), керамические (на основе циркония или оксида алюминия). Пластиковые наконечники высокого качества должны снизить стоимость соединителя.

К соединителям предъявляются следующие основные требования: малые вносимые потери, малое обратное отражение, устойчивость к внешним механическим, климатическим и другим воздействиям, высокая надежность и простота конструкции, незначительное ухудшение характеристик после многократных повторных соединений.

 

 

 

Вносимые потери

Коэффициент передачи оптической мощности (коэффициент прохождения) D при торцевом соединении определяется как D = Р,„,/Р, а вносимые потери а — исходя из соотношения а

соответственно интенсивности излучения на входе и выходе соединения. Точный замер этих параметров на практике соответствует следующей процедуре. Сначала нашкодят интенсивность на непрерывном участке волокна, что соответствует градуировке приемника (Р,„). Затем разрывают волокно и после оконцевания СОЕДИНИТЕЛЯМИ М00Т ЯМЯыва вновь соединяют. Вторичный замер интенсивности соответствует Р.. Обычно вносимые потери зависят типов и качества соединителей и составляют от 0,3 до 0,5 децибела. Вносимые потери можно разбить на две категории: внутренние и внешние потери.

Внутренние потери определяются факторами, которые невозможно контролировать (достичь их улучшения при заделке волокна в соединитель), а именно парной вариацией диаметров сердцевина, показателей преломлении, сердцевина/оболочка и концентричностей сердцевины у волокон с разных сторон. Причем следует аддитивно учитывать все эти потери. Можно ожидать случайное изменение этих факторов даже в том случае, когда волокна одинакового стандарта или с одной и той же катушки. Эти факторы проявляются меньше на непрерывном сегменте оптического кабеля, так как они плавно меняются с длиной. На внутренние потери влияет технология производства волокна и соответствующие критерии контроля качества, а не конструктор соединителя. Зная разброс значений перечисленных выше параметров, можно определить максимальное значение внутренних потерь.

Потери из-за вариации показателей преломления являются следствием чисто френелевского отражения и определяются в простейшем случае для волокна со ступенчатым профилем как 10[g(4n,n,((n, +n,) ) [дБ], где n, и п, — показатели преломления волокон (зазора между волокнами нет). Эти потери пропадают только при равенстве показателей преломления. Потери при вариации апертура возникают в том случае, если апертура волокна, передающего сигнал NA,, больше апертуры волокна, принимающего сигналах,, и определяются как— 101g(NA,~/NA[) [дБ]. При NA, <NA, аппаратурные потери не возникают.

Потери при вариации диаметров возникают, когда диаметр передающего волокна меньше диаметра принимающего, и определяются соотношением а~ = — 101g(D,/D,) [дБ], где D, и .

Р, — диаметры передающего и принимающего волокон, соответственно. При О, <Р, поте-

Соединение волокон 62,5/125 и 50/125. Факт наличия двух основных широко распространенных стандартов многомодового градиентного волокна 50 мкм и 62,5 мкм нужно при свершившийся. Многомодовое волокно наибольшее применение имеет при строительстве локальных сетей. Российские заводы по производству волоконно-оптического кабеля более широко используют стандарт многомодового волокна с диаметром светонесущей жилы 50 мкм отечественного производства. Если свет распространяется из волокна 50/125 в, волокно 62,5/125, то потери интенсивности света не происходит (мы пренебрегаем другими потерями). Если же свет переходит из волокна 62,5/125 в волокно 50/125, то только доля

50/62,5) интенсивности света будет во втором волокне, что соответствует потерям 1,94 дБ. Этот факт учитывается при производстве оптических приемопередатчиков. Так, обычно светодиод передатчика рассчитан на волокно меньшего диаметра (50 мкм), а приемник в этом же устройстве на волокно большего диаметра (62,5 мкм). В этом случае не является строго обязательным использование в кабельном сегменте, соединяющим такие устройства, стандарта волокна 62,5/125, рекомендованного спецификацией ANSI TIA/EIA-568А [2].

Более того, многие сетевые стандарты закладывают большой запас по затуханию в кабельной системе. Например, стандарты физического уровня на многомодовое волокно FDDI (PMD), Fast Ethernet (100Base-FX) рассчитаны на максимальное допустимое затухание в линии до 11 дБ при максимальном допустимом расстоянии 2 км. Если учесть, что потери в кабеле составляют 3 дБ/км, а в соединителе с однотипными волокнами — 0,5 дБ, то один дополни- 50 мкм вносящий затухание 2,5 дБ, не будет критичным даже при тельный переход с максимальной длине кабельного сегмента (2 км). Соединение многомодового и одномодового волокон. Еще большие внутренние потери (примерно 16 дБ) возникают при сопряжении многомодового и одномодового волокна, когда свет распространяется из первого во второе волокно.

Внешние потери — это потери, которые являются следствием несовершенства как самой конструкции соединителя, так и процесса сборки оптического шнура. Внешние потери зависят от таких факторов как: механическая нестыковка (угловое смещение 8, радиальное смена moue сердцевины; загрязнение участка ме-

 

 

 

 

 

Потери при угловом О, радиальном с и осевом s смещениях определяются соответственно формулами (рис. 3.2 а, 6, в) [1, 4]: где NA — апертура волокна, D — диаметр светонесущей части волокна, L — радиальное смещение, S — осевое смещение, n< — показатель преломления среды, заполняющей пространство стыка.

Некачественная полировка торцов волокон, а также трение, возникающее при многократном пере подключении соединителей (имеющих физический контакт), может привести еще к одному типу потерь — потерь, связанных с рассеянием на микротрещинах (рис. 3.2 г).

Приведенное соотношение для потерь при осевом смещении учитывает только фактор апертурой рас ходимости светового потока. Однако при появлении зазора между волокнами появляется и френелевское отражение из-за того, что среда, заполняющая пространство между открытыми плоскостями торцов волокон имеет отличный от волокон показатель преломления, рис. 3.3.

С учетом двух скачков показателей из соотношения:

Обратное отражение является вторым по пагубности фактором после вносимых потерь. Коэффициент обратного отражения R определяется как R = Р,/Р,„, а потери на обратном отражении или просто обратные потери Ь — определяются как Ь =101g R =101g Р, /Р,„[дБ], где Р„— интенсивность отраженного излучения. Знак минус (в отличии от соотношения для вносимых потерь) здесь намеренно отсутствует, что ведет к отрицательным значениям для обратных потерь. Лучшими характеристиками обладает соединение с более низкими вносимыми потерями (ближе к 0 дБ) и более низкими (более отрицательными) обратными потеря- ми.

Основным фактором, вносящим вклад в обратное отражение, является отражение вследствие зазора S (обычно воздушного) между торцами волокон еще выражение для коэффициента отражения имеет вид где n, — показатель преломления волокна (одинаковый для обеих сторон), n — показатель преломления среды в зазоре (рис. 3.3). Обычно пренебрегают разницей в показателях преломления между волокнами при разъемном соединении. Заметим, что В.„+ [)F 1, что соответствует закону сохранения энергии. Не параллельность торцов приводит к разным значениям зазора S для разных участков сердцевины. В этом случае, происходит усреднение по осцилляциям синуса, а обратные потери определяются как bД = — 10]gRД = — 10]g~(n, — n) /)п, +n )) [дБ]. При п, =1,5 и п =1,0они равны -11 дБ. Коэффициент отражения может обращаться в нуль при ненулевых значениях зазора S, когда аргумент синуса кратен л. Однако практически это невозможно достичь. Более того, это выполнялось бы только для одной длины волны или ее узкой окрестности. Поэтому, только путем уменьшения величины зазора можно достичь более низких значений коэффициента отражения и, соответственно, обратных потерь. В табл. 3.1 приведены значения обратных потерь для разных отношений зазора и длины волны. При малых значениях S/Х (S/Х <0,1) вклад френелевского отражения во вносимые потери пренебрежимо мал, тем не менее именно френелевское отражение является главный фактором обратных потерь.

Значительное уменьшение зазора достигается при сферической поверхности торцов что позволяет обеспечить физический контакт (physical contact, PC) волокон [5]. Почему н~ использовать плоскую поверхность торцов? Потому, что на практике создание очень близки: к нормали поверхностей затруднительно. Более вероятно, что торцы обоих наконечников будут иметь небольшие отклонения, но вполне достаточные, чтобы образовался зазор междсердцевинами волокон, рис. 3.4 а. Так, отклонение на угол (() = 0,05~ между плоскостями на коечников приводит к зазору около 1 мкм (диаметр наконечника 2,5 мм). При сферической поверхности торцов соприкосновение всегда происходит в окрестности светонесущей сердцевины волокон, рис. 4 б.

Существуют три градации физического контакта, отличающиеся уровнем потерь на об- ратном отражении: PC < — 30 дБ; SuperPC < -40 дБ; UltraPC < — 50 дБ. Из табл. 3,1 можно оценить, какие зазоры соответствуют этим градациям.

Радиус кривизны В при PC-соединении может находиться в диапазоне от 15 до 25 мм. Причиной различных значений является не технология процесса полировки, а разные требования, предъявляемые к разным конструкциям и элементам соединителей (например, к керамическим и металлическим наконечникам).

Обратное рассеяние может быть еще больше уменьшено при использовании углового (наклонного) физического контакта (angled PC, APC), рис. 3.4 в. При наклонном торце даже в том случае, когда нет физического контакта, сильный отраженный сигнал не распространяется обратно по сердцевине волокна, а попадает в оболочку. Угол наклона О наконечника определяется как угол между осью светов одной сердцевины и нормалью к плоскости, касательной в точке поверхности, где находится сердцевина, рис.3.4 в. Потери на обратном отражении для APC обычно меньше — 60 дБ, а типичные значения могут быть — 75 дБ.

Радиус кривизны R для APC может находиться в диапазоне от 5 до 15 мм. Уменьшение радиусов кривизны по сравнению с PC объясняется тем, что меньший радиус кривизны обеспечивает большую вариацию угла АО = О~ — 0~ между наконечниками при сохранении физического контакта. При использовании ступенчатого одномодового волокна угол наклона 0 составляет , что приводит к потерям на обратное отражение в районе -70 дБ. Что касается волокна со смещенной дисперсией, то оно имеет большие числовые апертуры по сравнению со ступенчатым. Поэтому при использовании одномодового волокна со смещенной дисперсией для того, чтобы обеспечить такие же низкие потери на обратном отражении, угол наклона делают больше — стандартизировано значение 12' [6].

            Из-за более сложной процедуры изготовления стандарт АРС не получил еще достаточного распространения. Однако в широкополосных абонентских сетях HFC, а также в ультра- скоростных оптических магистралях (до 1 Убит/с и более) рекомендуется использование стандарта АРС.

К росту обратного отражения ведет большое количество микротрещин на торцевой поверхности волокна. Уменьшать их количество можно, выбирая оптимальную технологию полировки поверхности наконечника.

Надежность, механические, климатические и другие воздействия

Количество пере подключений. Обычно соединители рассчитаны на 500-1000 переподключений. За это время увеличение вносимых потерь не должно превысить 0,2 дБ. Этого количества подключений при обычной эксплуатации более, чем достаточно. Разъемное соединение считается наиболее слабым звеном в кабельной системе. Сильное напряжение на мини кабель, идущий к соединителю, или резкие воздействия (на кабель, на соединитель) могут привести к ухудшению технических характеристик соединения, или повредить его. Обычно места крепления переходных розеток делаются под навесом, или в нише. Аккуратная эксплуатация мест кроссирования оптических кабелей увеличивает срок службы соединителей и всей кабельной системы в целом.

Большинство соединителей рассчитано на эксплуатацию внутри помещений. Поддерживать чистоту для оптических соединителей более важно, чем для электрических. Загрязнение поверхности контакта не только влияет на вносимые потери, но и сильно сказывается на об- ратном отражении, так как оно препятствует физическому контакту. В элементы конструкций современных кроссовых панелей закладывается возможность легкого доступа к любому соединителю или к переходной розетке с целью проведения чистки. Оптические шнуры и переходные розетки, если нет подключения, закрываются специальными пылевлагозащитными колпачками. Не следует их снимать до момента использования.

 

Стандарты соединителей

.М

Номенклатура стандартных соединителей достаточна велика: Biconic, D4, D-hole FC, FC, SC, MIC (FDDI), ESCON, SMA, ST, Лист-Х и другие. Наиболее широкое распространение получили соединители SC, $Т и FC. Общие же тенденции говорят о том, что в будущем станет преобладать соединитель SC (табл. 3.2).

 

Соединитель $С, дизайн которого принадлежит японской фирме NTT, считается самым перспективным, и применяется во всех отраслях, связанных с ВОЛС. Прямоугольная форм внешней конструкции с малыми размерами обеспечивают высокую компактность соедините SC, рис. 3.5 а. Конструкция — защелка с фиксатором (push-pull) — обеспечивает простое подключение и большую концентрацию соединителей на оптических панелях. Соединитель S выпускается как на многомодовое (mm), так и на одномодовое (sm) волокно. На рис. 3.5 показана переходная розетка SC. Есть также другая версия $С — полярный соединитель Di plex SC, и, соответственно, розетка Duplex SC, рис. 3.5 б, г. При соединении Duplex SC обе печивается двунаправленный канал связи по паре оптических волокон. Международные организации ISO и TIA одобрили соединитель и розетку Duplex SC в качестве международной стандарта. Выпускается еще более компактный вариант розетки на 4 пары соединителей SC розетка 4$С, рис. 3.5 д.

 

 

 

 

 

 

 

Допустимые подключения (в расчете на одну сторону): розетка SC: один соединитель SC; розетка Duplex SC: один соединитель Duplex SC или два соединителя $С; розетка 4$С: четыре соединителя $С.

Основные характеристики стандарта SC приведены в табл. 3.3.

 

ST

Соединитель ST (рис. 3.6 а, б) появился раньше, чем SC. Его основная область приме- нения — сети передачи данных, в особенности локальные сети. Соединители ST выпускаются как на многомодовое, так и на одномодовое волокно. Наибольшую популярность получил стандарт ST mm (Ethernet). Он стандартизован для физического уровня Ethernet с интерфейсом на многомодовое волокно (108ase-FL). Соединители ST имеют круглое поперечное сечение, с подпружиненным наконечником и байонетным типом фиксации с ключом. Основные характеристики стандарта ST приведены в табл. 3.3.

 

 

 

 

 

FC

Резьбовой соединитель FC (рис. 3.7 а, б) был разработан в начале 80-х годов. Он имеет наконечник такого же диаметра, как SC и ST (2,5 мм). Преимущественно используется с одномодовый волокном. Его оптические характеристики такие же, как у SC. К сожалению, закручивание гайки при подключении делает его менее удобным, чем SC, и не позволяет ему иметь дуплексный аналог. По этой же причине соединитель FC не такой компактный, как SC. Соответствующая розетка приведена на рис. 3.7 в. Основные характеристики стандарта FC приведены в табл. 3.3.

 

 

 

 

MIC

Полярный дуплексный соединитель MIC (media interface connector) был разработан специально для локальной сети FDDI, рис. 3.8. Этот соединитель схож с соединителем Duplex SC. Ключ, являющийся неизменным атрибутом соединителя MIC, задает не только нужную полярность подключения, но и тип порта (А, В, Master, Slave). Более подробно этот соединитель рассмотрен в разделе, посвященном стандарту FDDI.

 

 

Оптические шнуры

Оптический шнур — это оптический мини кабель, оконцованный с обеих сторон соединителями. Оптические шнуры бывают одномодовое, многомодовые (с одномодовым и многомодовые волокном, соответственно), одиночные (с одним волокном), двойные (с двумя волок- нами). Они также различаются типом соединителей и могут поставляться разной длины под заказ. Пример обозначения оптического шнура: ST — Duplex SC ММ 50/125 5м. Это двойной оптический шнур с многогодовым волокном 50/125 длиной 5м, оконцованный с одной стороны соединителем Duplex $С, с другой стороны — двумя соединителями ST.

Основные функция оптического шнура — обеспечение соединения: между разными активными сетевыми устройствами; между сетевым устройством и оптическим распределительным узлом; внутри оптического соединительного узла или кросса (внутренняя кросс- коммутация).

 

 

 

 

 Розетка должна соответствовать типу соединителей. Выпускаются переходные розетки, обеспечивающие сочленение разнородных соединителей. Однако такие розетки получили меньшее распространение из-за того, что не составляет большого труда изготовление оптического шнура с разными типами соединителей.

 

Адаптеры быстрого оконцевания

Изготовление оптических шнуров, т.е. заделка оптического волокна в соединитель наряду с конструктором соединителя и мини кабелем требует приемлемых лабораторных условий для монтажа и специального оборудования, в частности: полировального оборудования (оборудования для ручной полировки и/или специализированной полировальной машины), печки для обеспечения более быстрого затвердевания эпоксидного клея. Иногда для выполнения быстрого соединения проще использовать адаптер быстрого оконцевания обнаженного волокна. Такая заделка волокна является временной процедурой и применяется к волокнам в стандартном 3 мм мини кабеле и 900 мкм буфере (tight-buffer). Адаптеры быстрого оконцевания используют стандартные соединители ST, FC, $С и обеспечивают потери при соединении с другими стандартными соединителями менее 1 дБ при одномодовых и многоходовых соединения [7].

 

Механический сплайс (МС)

При разрыве волокон ВОК, например, в полевых условиях, можно восстановить повреждения, не прибегая к сварке волокон. МС — это прецизионное, простое в использовании, не- дорогое устройство для быстрой стыковки обнаженных многогодовых и одномодовых волокон в покрытии с диаметром 250 мкм-1 мм посредством специальных механических зажимов. МС предназначен для многоразового (организация временных соединений) или одноразового (организация постоянного соединения) использования. Стеклянный капилляр, заполненный иммерсионным гелем, обеспечивает вносимые потери < 0,2 дБ и обратные потери < -50 дБ, [7, 8]. По надежности и по вносимым потерям механический сплайс уступает сварному соединению.

 

Производители и поставщики

Из-за обилия поставщиков, разнообразия типов, привлекательной цены, характеристик, говорящих об исключительно низких потерях, на рынке высококачественных волоконно-оптических компонентов пользователи стоят перед задачей выбора соединителя или оптического шнура с лучшими параметрами, что в конечном итоге влияет на работоспособность оптической системы, отдельных устройств, а также сети в целом.

Несмотря на многочисленные оптические компоненты, применяемые в сетях, оптические соединители не стоят отдельной единицей от остальных, хорошо определенных сетевых элементов. Соединители сопрягаются с другими соединителями и подвергаются многократным отключением и подключениям в процессе эксплуатации сети. Основное, что они должны делать — это обеспечивать хорошее и надежное соединение. Поэтому рабочие характеристики соединителей зависят как от составляющих деталей (конструкторов) соединителей, производимых, как правило, разными фирмами в разное время и из различных материалов, так и собственно от сборки оптических шнуров. Следовательно, для того, чтобы гарантировать нормальные эксплуатационные характеристики, необходимо на всех этапах (от производства компонентной базы до производства оконцованного соединителями оптического мини кабеля) соблюдать технологию производства и осуществлять технологический контроль качества. При производстве оптического шнура следует строго соблюдать технологию шлифовки торцов (при этом допускается как машинная, так и ручная шлифовка, что включает оптимальный выбор абразивных поверхностей, временных режимов). Только если строго выполнены все производственные нормативы, можно ожидать нормальную работу соединителей. Перед поставкой оптического шнура осуществляется его выходной контроль с замером двух основных характеристик: вносимых и обратных потерь. Если показатели не удовлетворительны, то шнур отправляется на доработку.

Наиболее крупные мировые производители компонентной базы: Seiko Instruments, 3M, АМР, Amphenol, Molex, ADC Telecommunications. Крупным производителем оптических соединителей (конструкторов) в России является фирма "Перспективные Технологии". Следует сказать, что лидерство по производству одной из самых прецизионных деталей — оптического наконечника — принадлежит фирме Seiko Instruments (90% от всего мирового производства). Основными поставщиками оптических шнуров в России являются фирмы "Вимком-Оптик", "Перспективные Технологии", а также "Теле ком Комплект Сервис". В этих фирмах существуют специальные лаборатории по сборке оптических шнуров. Доступность комплектующих и инструмента приводит к тому, что многие потребители оптических шнуров имеют собственную сборку (РОТЕК, БЛОКОМ).

 

3.2. Сварное соединение волокон

Сварка (fusion splicing) оптических волокон основана на их точном центрировании, после чего волокна свариваются друг с другом при помощи дугового разряда между электродами. Центрирование волокон представляет из себя либо автоматическое центрирование, либо, центрирование в V-образном пазу.

Наиболее распространенный метод автоматического центрирования основан на так называемой системе PAS, когда место сращивания волокон освещается сбоку при помощи зеркал с двух сторон. При этом на экране, находящемся на противоположной стороне от места сращивания камеры, появляется изображение, определяемое профилем преломления оптического волокна, по которому прибор может установить положение сердцевины волокна.

Более простой в использовании метод центрирования в V-образном пазу (V-groove) требует высокого качества геометрии волокна для обеспечения приемлемых характеристик, сварного соединения, рис. 3.10.

 

 

 

 

 

Три геометрические характеристики волокна влияют на качество сварки методом V- groove:

• разброс значений диаметров оболочки волокна (cladding diameter distribution);

• концентричность сердцевина/оболочка (core/clad concentricity);

•неоднородности оболочки волокна (fiber curl) — утолщения или полости.

Приемлемым для метода V-groove является значение диаметра оболочки 125,0+ 1,0 мкм, хотя это и более строгое требование, чем установленное Bellcore TR-20 в 1994 году.

Такое же отклонение в 1,0 мкм допустимо для концентричности сердцевина/оболочка, хотя и обсуждается вопрос уменьшить это значение до 0,8 мкм [10].

Неоднородность оболочки обычно проявляется реже и только на определенных участках волокна. Влияние этого фактора меньше, чем двух предыдущих, для волокон ведущих фирм- производителей.

Отметим, что влияние отклонения от идеальной геометрии волокна по трем перечисленным характеристикам практически не ухудшает качества сварки при использовании процедуры автоматического центрирования, поскольку центрирование контролируется положением сердцевина волокон.

После сварки оголенное волокно должно быть механически защищено, для чего чаще всего используют термоусаживающиеся защитные гильзы (также широко используется термин КДЗС — комплект для защиты стыка). Термоусадка этих гильз происходит в предназначенной для этой цели специальной печи, которая обычно является одним из узлов сварочного аппарата.

Сварка создает неразрывное соединение и поэтому обеспечивает наилучшие характеристики по вносимым и обратным потерям по сравнению с разъемным соединением или механическим сплайсом. Как правило, сварка используется в местах соединения участков оптических кабелей при их полегании вне зданий и в местах оконцевания кабелей внутри зданий. При наружном соединении места сварки защищаются герметичными муфтами. Если же сварные соединения выполнены внутри здания, они помещаются в специальные сплайс боксы. Не всегда решение выбора сварки или разъемного соединения бывает простым. В неоднозначных ситуациях следует учитывать преимущества и недостатки каждого типа соединения (табл, 3.4) наряду с общими требованиями по эксплуатации волоконно-оптической кабельной системы в целом.

 

 

Может показаться странным наличие в качестве преимуществ двух первых диаметрально противоположенных пунктов у разъемного и сварного соединения. Однако каждая из характеристик положительно проявляется в определенных приложениях. Например, лучшей защитой для проходного соединения кабелей, проложенных в грунте, будет сварка. В то же время, при построении локальной сети разъемное соединение для подключения сетевых узлов будет более гибким и даст возможность перемещать сетевое оборудование в пределах здания.

Преимущество малых вносимых потерь у сварного соединения особенно сильно проявляется при построении протяженных оптических магистралей с расстоянием между ретрансляторами в несколько десятков километров. На подобных участках может располагаться до нескольких десятков сегментов строительных длин одномодового ВОК.

Получение сварных соединений высокого качества упрощается благодаря постоянному совершенствованию сварочных аппаратов, процедур и практики сварки. Кроме этого, непрерывно улучшается контроль за геометрией в процессе производства волокна и его качество.

В результате на сегодняшний день характерные значения вносимых потерь находятся в диапазоне от 0,05 до 0,1 дБ как для одномодового, так и для многомодового волокна [9].

Одно-волоконная дуговая сварка — один из наиболее распространенных методов сварки, предполагающий сварку одной пары волокон. Одно-волоконная дуговая сварка допускает как использование метода автоматического центрирования, так метода V-groove.

Многоволоконная дуговая сварка — менее распространенный, хотя и стремительно набирающий силу метод создания неразрывного соединения, предполагающий одновременную сварку сразу нескольких пар волокон (от 4 до 12 пар). Сварочные аппараты, использующие много волоконную сварку, предназначены для сращивания ленточных волокон и могут также использовать любой из методов центрирования волокна. Аппараты с автоматическим центрированием (автоматы) более дорогие, чем аппараты, использующие метод V-groove. Совершенствование качества производимого волокна способствует росту спроса на сварочные аппараты, использующие многоволоконную сварку с методом центрирования V-groove. Основная область применения таких аппаратов — сварка ленточных BQK и ВОК с большим количеством волокон (36, 72, 144).

 

Количественные оценки качества сварки

Качество сварки определяется: вносимыми потерями и натяжным усилием. Обратные потери при сварном соединении пренебрежимо малы (( -70 дБ), так как главный фактор обратных потерь, свойственный разъемным соединениям — воздушный зазор — отсутствует. Вклад в обратные потери дает френелевское рассеяние, связанное с разницей в показателях преломления волокон. Однако поставляемое одномодовое волокно имеет очень высокую стабильность показателя преломления Лп/п (0,001. Кроме этого, скачок в показателях преломления сглаживается благодаря диффузии, протекающей во время сварки. Вносимые потери, как и потери при организации разрывного соединения, подразделяются Ha внутренние и внешние потери.

Внутренние потери. Для многомодового градиентного волокна внутренние, или волоконно-зависимые потери, определяются парным различием числовых апертура, эксцентриситетов, диаметров (концентричностей) и показателей преломления у сращиваемых волокон. Некоторые сварочные аппараты осуществляют выравнивание по осям сердцевина, и, таким образом, ослабляют фактор наличия разности эксцентриситетов. Но невозможно устранить потери из-за скачка диаметров и числовых апертура. Эти потери зависят от направления и естественно возникают, когда свет переходит из волокна с большим диаметром в волокно с меньшим или из волокна с большей апертурой в волокно с меньшей апертурой. Потери носят аддитивный характер в том смысле, что если, например, сращиваемые многомодовые волокна проявляют отклонения как в диаметрах, так и в числовых апертура, то вклад во внутренние потери будет представлен суммой отдельных потерь из-за отклонения в диаметрах и отклонения в числовых апертура. Теоретические оценки вклада во внутренние потери двух основных факторов (разницы диаметров и разницы апертура) приведены на рис. 3.11 а.

Для одномодового ступенчатого волокна доминирующим фактором внутренних потерь является различие в диаметрах модовых полей (MFD, mode field diameter). Внутренние потери (усредненные по обоим направлениям), в зависимости от отношения MFD волокон, показаны на рис. 3.11 б.

Ведущие фирмы-производители оптического волокна выпускают одномодовое волокно с достаточно высокой стабильностью значений MFD. Например, в наихудшем случае волоконно-зависимые потери при сварке волокон с MFD 9,3+ 0,5 мкм составляют 0,04 дБ.

Внешние потери возникают вследствие несовершенства самого процесса сварки. Они включают осевое, угловое отклонение, загрязнение и деформацию сердцевина волокон. Влияние этих факторов может быть уменьшено благодаря индивидуальному мастерству и опыту специалиста, выполняющего сварку, или благодаря качеству автоматического сближения и выравнивания волокон и циклам дуговой сварки при использовании современных сварочных аппаратов-автоматов.

Натяжное усилие, необходимое для разъединения сваренных волокон, также характеризует качество сварки. Чем выше значение разрывного усилия, тем выше качество сварки. Естественно, нет смысла разрывать готовое соединение, но можно делать контрольные измерения, тем самым, определяя, насколько качественно может быть выполнена сварка для данных типов волокон. Причиной разрыва является повышенная концентрация и большие размеры микротрещин на поверхности в окрестности места сварки.

  

 

 

Затраты, связанные с различными технологиями сварки, хотя и варьируются в зависимости от метода сварки, опыта специалистов и других факторов, считаются относительно высокими. Но несмотря на это, сварка остается самой распространенной и самой надежной технологией сведения волокон: при одновременном монтаже сразу нескольких волокон, при одиночной сварке с использовании как активной, так и пассивной систем осевого выравнивания.

Наиболее распространены автоматизированные сварочные аппараты для одно-волоконной сварки фирм Fujikura — FSM-30$ и Sumitomo Electric Industries — Туре-35SE.

 

 

 

3.3. Оптические разветвители

Одним из наиболее важных устройств, относящихся к пассивным компонентам ВОЛС, является оптический разветвит ель (coupler, другое название splitter). Разветвители широко используются при построении распределенных волоконно-коаксиальных сетей кабельного телевидения, а также в межгосударственных проектах полностью оптических сетей (all-optical networks). В обоих случаях сети без использования разветвит елей были бы значительно дороже.

Оптический разветвит ель представляет собой в общем случае многополюсное устройство, в котором излучение, подаваемое на часть входных оптических полюсов, распределяется между его остальными оптическими полюсами [11.

Различают направленные и двунаправленные разветвители, а также разветвители, чувствительные к длине волны и нечувствительные. В двунаправленном разветвители каждый полюс может работать или на прием сигнала, или на передачу, или осуществлять прием и передачу одновременно, так что группы приемных и передающих полюсов могут меняться местами в функциональном смысле.

Основные категории оптических разветвит елей следующие: древовидный разветвит ель; звездообразный разветвит ель; ответвит ель.

 

 

Древовидный разветвитель (tree coupler)

Древовидный разветвитель осуществляет расщепление одного входного оптического сигнала на несколько выходных, или выполняет обратную функцию — объединение нескольких сигналов в один выходной (рис. 3.12 а). Обычно древовидные разветвители распределяют мощность в равной степени между всеми выходными полюсами. Конфигурация полюсов обозначается как п х m, где n — число входных полюсов (для древовидного разветвителя n = 1), а m — число выходных полюсов, когда устройство работает в режиме расщепления. В поставляемых в настоящее время моделях количество выходных портов может находиться в пределах от 2 до 32. Большинство древовидных разветвит елей полностью двунаправленные. Поэтому разветвит ель может выполнять функцию объединения сигналов. Передаточные параметры для разных выходных полюсов разветвителя стремятся делать более близкими друг

другу

 

Звездообразный разветвитель (star coupler)

Звездообразный разветвитель обычно имеет одинаковое число входных и выходных полюсов. Оптический сигнал приходит на один из п входных полюсов и в равной степени распределяется между п выходными полюсами, Большее распространение получили звездообразные разветвители 2х2 и 4х4. Во избежание путаницы по входным и выходным полюсам, принято обозначать входные полюса латинскими буквами, а выходные полюса — цифрами, рис. 3.12 б. Звездообразные разветвители распределяют мощность в равной степени между всеми выходными полюсами.

 

 

Ответвит ель (tap)

Ответвитель — это обобщение древовидного разветвителя, когда выходная мощность распределяется необязательно в равной пропорции между выходными полюсами, рис.3.12 в. Конфигурации ответвителей бывают 1х2, 1х3, 1х4, 1х5, 1х6, 1х8, 1х16, 1х32. Некоторая доля (меньше 50%) выходной мощности идет на канал (каналы) ответвления, в то время как большая часть остается в магистральном канале. Выходные полюса нумеруются в порядке убывания мощности.

 

 

 

 

Параметры, характеризующие разветвитель

Следуя рис. 3.12 б, введем следующие обозначения:

P — мощность оптического сигнала, приходящего на полюс i (например, на порт d);

P — мощность, регистрируемая на выходном полюсе j при условии поступления сигнала на входной полюс i (например, на порт 1).

Следующие три набора параметров считаются основными при описании разветвителя. Коэффициенты передачи или вносимые потери (insertion loss) определяют потери мощности сигнала, который приходит на один из входных полюсов и выходит с одного из выходных полюсов. Коэффициенты передачи определяются соотношением а,„, (i, j) = — 101g(P,. Д /P, ) дБ. Индексы i, j пробегают значения номеров входных и выходных полюсов соответственно, например i=а,j =1.

Коэффициент направленности является мерой того, как хорошо разветвитель передает

мощность в предназначенные выходные полюса. Он показывает интенсивность нежелательного обратного сигнала, возникающего на другом полюсе из входной группы полюсов, и определяется как b~(i,j) =101g(P,,/Р,) дБ. Индексы i, j относятся к одной группе полюсов, например i = 2, j = 3, или i = а, j = с (рис. 3.12 б). Для точного измерения коэффициента направленности, необходимо подавить влияние обратного рассеяния от соединителей в после- дующем канале. Для этой цели волокна всех полюсов за исключением 1 помещают в светопоглощающую иммерсионную жидкость с коэффициентом преломления, близким к оптическому волокну, рис. 3.13 а. Мощность, отраженная обратно, проходит через ответвитесь. Ответвитель выбирается таким образом, чтобы подавляющая часть обратного сигнала направлялась в приемник. Перед этими измерениями Ответвитель градуируется.

Потери на обратном рассеянии bД(i) =101g(P,, /Р,) дБ. Здесь Р,, — регистрируемая

выходная мощность на полюсе при условии подачи сигнала на этот же полюс. Этот коэффициент схож с коэффициентом обратных потерь в оптических соединителях. Процедура измерения потерь на обратном отражении во многом аналогична измерению коэффициента направленности — все полюса за исключением i-го помещаются в поглощающую жидкость.

Коэффициенты передачи принимают положительные значения и характеризуют эффективность передачи в прямом направлении. Коэффициенты направленности и потерь на об- ратном рассеянии принимают отрицательные значения и характеризуют нежелательные об- ратные сигналы. При изготовлении разветвителей стремятся достичь как можно меньших (более отрицательных) значений для коэффициентов направленности и потерь на обратном рассеянии. Наиболее общий способ представления данных о разветвителе основан на построении Матрицы потерь. Для разветвителя пхп экспериментальным образом замеряются все приведенные выше коэффициенты, и строится матрица размером 2пх2п. Пример матрицы разветвителя 4х4 (рис. 3.12 б) приведен в табл. 3.5.

 

 

 

 

На диагонали матрицы стоят коэффициенты потерь на обратном рассеянии, где в <ave- стве канала входной последовательно выбираются полюса от а до 4. Из оставшихся числа в диапазоне 6,6-:6,9 дБ соответствуют коэффициентам передачи, остальные — коэффициентам направленности.

Разветвитель с приведенной матрицей можно охарактеризовать следующим образом: • максимальные вносимые потери на выходном полюсе 6,9 дБ;

• неоднородность (разность между максимальным (6,9 дБ) и минимальным (6,6 дБ) значением коэффициента передачи) 0,3 дБ;

• минимальное значение коэффициента направленности — 48,5 дБ;

 • минимальное значение потерь на обратном рассеянии -46,2 дБ.

Полные избыточные потери определяются как а,(i) = — 10)g (~ Р,,)!Р; дБ, где знаменатель дроби под логарифмом соответствует входному сигналу на входном полюсе i, a числитель суммарному полезному выходному сигналу. Этот параметр — общая характеристика работы разветвителя.

Рабочий диапазон длин волн (passband) — диапазон длин волн, в пределах которого определена работа разветвителя. Чем шире диапазон, тем меньше зависимость вносимых потерь разветвителя от длины волны. Разветвители, имеющие большой рабочий диапазон длин волн, называются ахроматическими (achromatic). Лазеры без охлаждения и светоизлучающие диоды требуют полосы пропускания + 35 нм в окрестности несущей длины волны. Для под- держания такого диапазона оптический разветвитель должен быть ахроматическим.

Потери на разветвлении (splitting loss) — это потери, связанные с тем, что мощность естественным образом распределяется между выходными полюсами. Для идеального разветви- теля (1хп) с п выходными полюсами, в предположении равенства взаимного равенства мощностей между ними всеми выходными портами, потери на разветвлении определяются соотношением а = — 101g(1/п). Это — минимальное значение, присущее идеальному разветвителя с симметричными выходными полюсами. Так, для разветвителя 4х4 потери а „.=6,02 дБ (сравните с таблицей).

Соотношение разветвления (splitting ratio) описывает, каким образом свет распределяется между выходными полюсами. Эта характеристика, свойственная оптическим ответвит елям, может быть выражена как в виде набора коэффициентов передачи по выходным полю- сам (частный случай матрицы потерь), так и в виде процентной пропорции мощностей по выходным полюсам, где за 100% принята суммарная выходная мощность.

В табл. 3.6 приведена номенклатура оптических ответвителей, рассчитанных на одномодовое волокно, производства ADC Telecommunications.

 

 

 

  

3.4. Устройства волнового уплотнения WDM

Устройство волнового (спектрального) уплотнения WDM — WDM фильтр — выполняет функции мультиплексирования MUX (объединения) или демультиплексирования DEMUX (выделения или фильтрации) оптических сигналов разных длин волн — каналов — в одно волокно из множества волокон или из одного волокна в несколько волокон. На передающей и прием- ной сторонах могут устанавливаться однотипные устройства, но работающие в режимах MUX и DEMUX соответственно. Сам факт существования устройств WDM основан на свойстве волокна пропускать множество каналов, которые распространяются по волокну, не взаимодействуя между собой, рис. 3.14.

Первые устройства WDM появились в начале 90-х годов. В основном это были широко- зонные двухканальные системы с длинами волн 1310 нм и 1550 нм. В дальнейшем по мере все большего освоения окна 1550 нм появляются прецизионные узко зонные WDM устройства с мультиплексируемыми длинами волн, полностью лежащими в окне 1550 нм. Это позволяет строить протяженные магистрали с множеством каналов на волокно. Катализатором прогресса становятся оптические усилители EDFA. Практически вся рабочая область длин волн (pass band), в которой усилитель EDFA имеет достаточно высокий коэффициент усиления и приемлемое отношение сигнал/шум (1530-1560 нм), отводится в распоряжение систем волнового уплотнения. Термин DWDM (dense wavelength division multiplexer) — плотное волновое мультиплексирование — используется по отношению к WDM устройствам с расстоянием между соседними каналами 1,6 нм и менее. Для построения многоканальных WDM систем наряду с пассивными WDM фильтрами также требуются узкополосные лазеры, стабильно выдерживающие нужную длину волны. Пока именно лазеры остаются наиболее дорогим элементом в таких системах, несколько сдерживая их развитие. В настоящее время поставляются системы с числом каналов 4, 8 и 16. Предполагается рост числа мультиплексных каналов до 32.

 

Основные технические параметры WDM фильтров

Терминология одинаково применима ко всем WDM устройствам. Поэтому начнем обсуждение с простейшего двухканального мультиплексора. Наряду с функцией объединения (рис. 3.15 а) устройства WDM также могут выполнять обратную функцию (функцию демультиплексирования) — выделения сигналов разных длин волн из волокна, рис. 3.15 б. Большинство производимых WDM устройств совмещают режимы мультиплексирования и демультиплексирования в одном устройстве. Такие устройства могут также использоваться для мультиплексирования и демультиплексирования двунаправленных потоков, рис. 3.15 в.

В идеале сигнал Х,, поступающий на полюс 1 (рис. 3.15 а), должен полностью проходить в общий выходной полюс 3 (common). На практике, однако, доля сигнала на длине волны Х, ответвляется и проходит через полюс 2. Аналогично, применительно к рис. 3.15 б, идеальным было бы, если все 100% входной мощности сигнала Х, проходили через полюс 1 и на- оборот. И здесь такой эффективности демультиплексирования для любого из существующих WDM устройств достичь невозможно. Для оценки этих паразитных явлений используют понятие переходные помехи.

Переходные помехи показывают, насколько эффективна работа Ч/ОМ устройства. Они состоят из ближних и дальних переходных помех. Ближние переходные помехи NEXT (near end crosstalk или directivity) аналогичны коэффициенту направленности и определяются как доля мощности, регистрируемая на длине волны Х, на полюсе 2, соответствующем длине волны Х,, при условии, что сигнал на длине волны Х, подается на полюс 1 (рис. 3.15 а). Дальние переходные помехи FEXT (far-end crosstalk, также называют isolation) являются мерой изоляции между выходными полюсами по сигналам разных длин волн. Так, если сигнал поступает на длине волны Х, на полюс 3 (common), (рис. 3.15 б), то для него FEXT — это доля мощности, регистрируемая на длине волны Х, на полюсе 2, соответствующем длине волны Х,.

 

 

 

 

 

 

В общем случае WDM модуль при работе в режиме мультиплексирования/ демультиплексирования может иметь п входных/выходных полюсов 1, 2, ..., n, которым соответствуют длины волн Х,, Х,, ...,Х„, и один общий выходной/входной полюс (corn) соответственно, рис. 3.15 в. Будем обозначать такой модуль 1:n.

Введем следующие обозначения- для мультиплексора:

Р,(Х„) — входной сигнал на длине волны Х„, поступающий на полюс i;

Р,,(Х„) — выходной сигнал на длине волны Х„, регистрируемый на входном полюсе j, при условии, что входной сигнал на длине волны Х поступает на полюс i (i A j );

Р,,(Х„) — обратное рассеяние сигнала на длине волны Х„, поступающего на полюс

Р„, (Х„) — выходной сигнал на длине волны Х„, регистрируемый на corn-полюсе, при условии, что входной сигнал на длине волны Х„поступает на полюс ~;

для демультиплексора:

Р„(Х„) — входной сигнал на длине волны Х„, поступающий на corn-полюс;

Р„„(Х„) — выходной сигнал на длине волны Х„, регистрируемый на выходном полюсе), при условии, что входной сигнал на длине волны Х„поступает на corn-полюс ( j w k );

Р„„(Х„) — обратное рассеяние сигнала на длине волны Х~, поступающего на corn-полюс; Р„„(Х„) — выходной сигнал на длине волны Х„, регистрируемый на выходном полюсе 1с (собственном), при условии, что входной сигнал на длине волны Х„поступает на corn-полюс. Коэффициенты ближних b, дальних переходных помех, а также коэффициенты обратного рассеяния на ближнем и дальнем концах b и определяются соотношениями:

 

В общем случае WDM модуль 1:п можно описать набором из п матриц переходных коэффициентов (по одной матрице на каждую длину волны), где каждая матрица имеет размерность (п+1)х(п+1).

Пример типичной матрицы WDM модуля 1:2 приведен в табл. 3.7.

 

 

 

Широкозонные и узкозонные WDM фильтры

Широкозонные WDM фильтры предназначены для работы с двумя, максимум с тремя длинами волн при расстоянии между каналами более, veM 70 нм (1310, 1550, 1625 нм). Они наиболее часто применяются в системах кабельного телевидения 1310/1550 нм, или в цифровых телекоммуникационных системах передачи. Допускается также использование пары длин волн 1550/1625 нм при осуществлении дистанционного мониторинга ВОЛС на длине волны 1625 нм.

Внешний вид широкозонного WDM фильтра производства фирмы DiCon показан на рис. 3.16 а. Для справки приведем его основные технические параметры: длина волны 1310/1550 нм; режимы работы — мультиплексор (рис. 3.15 а), де мультиплексор (рис. 3.15 б) или двунаправленная передача сигнала (рис. 3.15 с); ближние переходные помехи -60 дБ; дальние переходные помехи -40 дБ (по выходному порту 1) и — 20 дБ (по выходному порту 2); вносимые потери не больше 1,0 и 0,7 дБ (в выходных портах 1 и 2 соответственно); обратные потери -55 дБ; используется стандартное одномодовое волокно фирмы Corning SMF-28; по- ставка возможна как без разъемов (стандартный мини кабель И 3 мм, или волокно в буфере И 900 мкм), так и с разъемами в заказываемом сочетании.

Узкозонные WDM фильтры предназначены для мультиплексирования и демультиплексирования сигналов в многоканальных системах с расстоянием между каналами от минимального 1,6 нм (или еще меньше 0,8 нм) до 70 нм. Основные технические характеристики, за исключением рабочих длин волн, схожи с предыдущим типом. Основные области применения: волоконно-оптические системы с использованием оптических усилителей EDFA, мультиплексные системы "add/drop™, полностью оптические сети.

 

            Поставщики. Крупными поставщиками оптических разветвителей и WDM устройств являются: ADC [11], Amphenol [12], DiCon [13], FOCI [14], Lucent Technologies [15], Molex [16], Nortel [17], Oki Electric Industry [18] и др.

 3.5. Оптические изоляторы

Оптический сигнал, распространяясь по волокну, отражается от различных неоднородностей, в особенности от мест сухого стыка, образуемых оптическими соединителями. В результате такого отражения часть энергии возвращается обратно. Если в качестве источников излучения используются лазерные диоды, то отраженный сигнал, попадая в резонатор лазера, способен индуцировано усиливаться, приводя к паразитному сигналу. Особенно это не желательно, когда источник излучения генерирует цифровой широкополосный сигнал (>100 МГц), или аналоговый широкополосный сигнал (в смешанных волоконно-коаксиальных сетях кабельного телевидения до 1 ГГц). В сложных широкополосных сетях, когда имеется множество подключений коннекторов и другие оптические устройства (разветвители, WDM устройства, оптические усилители), такая обратная связь усиливается и приводит к росту уровня шума источника излучения. Наиболее кардинальный способ подавления обратного потока основан на использовании оптических изоляторов. Оптический изолятор обеспечивает пропускание света в одном направлении почти без потерь, а в другом (обратном) направлении с большим затуханием. Оптические изоляторы сегодня являются ключевым элементом многих лазерных систем, оптических усилителей, а также используются в качестве отдельного элемента оптической линии связи.

Вращение плоскости поляризации

В основе работы оптического изолятора лежит эффект Фарадея — вращение плоскости поляризации света оптически неактивными веществами под действием продольного магнитного поля.

Угол поворота плоскости поляризации равен О = VB,d, где-то — постоянная Верде (Ver- det) — удельное магнитное вращение, зависящая от природы вещества, температуры и длины волны света, В, — продольная составляющая индукции магнитного поля, d — длина пути света в веществе — размер ячейки Фарадея. Направление вращения зависит только от природы вещества и направления магнитного поля. Знак вращения отсчитывается для наблюдателя, смотрящего вдоль магнитного поля. Магнитное вращение плоскости поляризации обусловлено возникновением асимметрии оптических свойств веществ а под действием магнитного поля.

Зависимость вращения плоскости поляризации от длины волны света называется вращательной дисперсией. В первом приближении в области достаточно малых длин волн, удаленных от полос поглощения света веществом, угол вращения плоскости поляризации зависит от длины волны света Х по закону Био: 0-Х

 

Принцип действия оптического изолятора

Оптический изолятор состоит из трех элементов: поляризатора 1 (входного поляризатора), ячейки Фарадея 2 и анализатора 3 (выходного поляризатора), рис. 3.17. Параметры ячейки Фарадея выбираются так, чтобы ось поляризации света, проходящего через нее, разворачивалась на 45'. Под таким же углом устанавливаются оси поляризаторов.

Входной полезный сигнал, проходя через поляризатор 1, оставляет свою вертикальную составляющую без изменения, устраняя горизонтальную составляющую, рис. 3.17 а. Далее вертикально поляризованный свет проходит через ячейку Фарадея 2, разворачивает плоскость поляризации на 45' и беспрепятственно проходит через анализатор 3.

При распространении света в обратном направлении (рис. 3.17 б) он также поляризуется в плоскости анализатора 3, затем, проходя через ячейку Фарадея 2, становится горизонтально поляризованным. Таким образом, оси поляризации света и поляризатора 1 составляют угол 90', поэтому поляризатор 1 не пропускает обратное излучение.

Технические параметры

Основными требованиями, предъявляемыми к оптическому изолятору, являются малью вносимые потери в прямом направлении (- 1-2 дБ) и высокая изоляция (потери при распространении обратного сигнала) в обратном направлении (>30 дБ). Кроме того, должны обеспечиваться прозрачность во всем диапазоне рабочих длин волн, стабильность параметров при изменении температуры. В диапазоне длин волн 1,3-1,55 мкм магнитооптическим материалом, используемом в ячейке Фарадея, является У,Fe,О„. На длине волны 0,85 мкм используется парамагнитное стекло.

 

 

 

 

 

Параметры оптических изоляторов, выпускаемых фирмами EOT (Electro-Optic Technol- ogy), OFR (Optical For Research, Inc.) приведены в табл. 3.8.

Оптические изоляторы часто интегрируются в лазерный передающий модуль. Высокая эффективность такого решения связана с тем, что выходной оптический сигнал от лазерного светодиода имеет эллиптическую поляризацию. Оптический изолятор устанавливается так, чтобы плоскость поляризации анализатора 1 совпадала с плоскостью поляризации максимальной составляющей выходного сигнала от лазерного светодиода.

Оптические изоляторы также являются неотъемлемой частью оптических усилителей на приме сном волокне. В этом случае устанавливается пара оптических изоляторов — один на входе, другой на выходе оптического усилителя. Поскольку оптические усилители, как правило, осуществляют усиление мультиплексного оптического сигнала, то необходимо, чтобы оптические изоляторы имели высокие характеристики во всем диапазоне длин волн, представленных в оптическом сигнале. Для этой цели используются специальные широко атомные оптические изоляторы.

 

 

 

Поставщиками разнообразных оптических изоляторов являются фирмы: DiCon [13], FOCI [14], FiberPlex [19], Shinkosha [20].

 

3.6. Другие специальные пассивные компоненты ВОЛИ

Аттенюаторы

Аттенюаторы используются с целью уменьшения мощности входного оптического сигнала. Такая необходимость может возникнуть как при передаче цифрового, так и аналогового сигнала. При цифровой передаче большой уровень способен привести к насыщению приемного оптоэлектронного модуля. При передаче аналогового сигнала чрезмерно высокий уровень приводит к нелинейным искажениям и ухудшению изображения. По принципу действия аттенюаторы бывают переменные и фиксированные.

Переменные аттенюаторы допускают регулировку величины затухания в пределах 0-20 дБ для многомодовых и одномодовых волокон с точностью установки величины затухания 0,5 дБ. Регулировка достигается путем изменения величины воздушного зазора.

Фиксированные аттенюаторы имеют установленное изготовителем значение затухания, величина которого может составлять О, 5, 10, 15 или 20 дБ. Затухание может вноситься посредством воздушного зазора фиксированной величины, или посредством специального поглощающего фильтра, встроенного в аттенюатор [7, 26]. В последнем случае значительно уменьшается обратное отражение, поскольку фильтр имеет близкий к волокну показатель преломления, что сильно уменьшает обратное френелевское рассеяние.

Доступны разнообразные исполнения аттенюаторов: аттенюаторы-шнуры, аттенюаторы- розетки, аттенюаторы-FM розетки. Аттенюаторы-шнуры окон цовываются с обеих сторон стандартными соединителями (ST, SC или FC). Затухание в шнуре обеспечивается благодаря специальному волокну. Аттенюаторы-розетки бывают как переменные (с регулируемым воз- душным зазором), так и фиксированные (с нерегулируемым воздушным зазором или фильтром). Аттенюаторы-FM розетки, рис. 3.18, устанавливаемые между стандартной переходной розеткой и оптическим соединителем, обычно выпускаются с фиксированным набором значений затухания 5, 10,15 и 20 дБ (затухание обеспечивается либо нерегулируемым воздушным зазором, либо фильтром).

 

 

 

 

 

В широкополосных сетях кабельного телевидения при использовании гибридных волонно коаксиальных архитектур HFC обратное отражение, вносимое аттенюатором с воз душим зазором, может оказаться слишком большим. Значительно уменьшить обратное отражение можно, используя аттенюаторы со скошенным под углом 8~ наконечником для подключатся к соединителю FC/APC или SC/АРС.

Оптические переключатели

Оптические переключатели осуществляют механическую, то есть без оптоэлектронного зеобразования, коммутацию одного или нескольких оптических сигналов, переходящих из них волокон в другие. При этом управление процессом переключения может быть ручное, например при помощи тумблера, или электрическое, при помощи электрического потенциала. последний тип переключателей более распространен. Основная область применения — в составе оборудования для тестирования и мониторинга ВОЛС, а также в составе системы, обеспечивающей повышенную надежность (как, например, оптический обходной переключатель в технологии FDDI). Реализации отличаются функциональными возможностями: количеством входных и выходных волокон-полюсов и типом волокон (многомодовое или одномодовое), возможностью не блокирующей коммутации сигналов, а также техническими характеристиками, из которых наиболее важные: вносимые потери, обратное отражение, время срабатывания, влияние параметров окружающей среды, наработка на отказ. Разные инженерные технологии используются при коммутации, например, поворотные бипризмы, поворотные зеркала или подвижные волокна. Оптические переключатели являются изотропными устройствами — вносимые потери не зависят от направления распространения сигнала. Различают несколько типов оптических переключателей:

• Переключатель 1xN — имеет один входной полюс, сигнал из которого перенаправляется в один из N выходных, рис. 3.19 а;

• Дуплексный переключатель 2xN — имеет два входных полюса, сигналы из которых могут перенаправляться в выходные полюсы с шагом 2, рис. 3.19 б;

• Блокирующий переключатель 2xN — имеет два входных полюса, но только один сигнал из двух входных можно передать в выходной полюс — оставшийся сигнал не выходит наружу, рис. 3.19 в;

• Неблокирующий переключатель 2xN — имеет два входных полюса, сигналы из которых auvnn>gp полюсы с шагом 1, рис. 3.19 г.

 

 

 

 

В технологии FDDI используется 8-полюсный 4 входных и 5blxuppbl ход ной переключатель OBS (optical bypass switch), причем он может находиться либо в основ ном состоянии с коммутаций полюсов: вх1-вых1, вх2-вых2, вхЗ-выхЗ, вх4-вых4; либо в байпгсовом состоянии с коммутацией полюсов: вх1-вых2, вх2-вых1, вхЗ-вых4, вх4-выхЗ.

Количество выходных полюсов в зависимости от модели может быть от двух до н скольких десятков. Из-за наличия механического элемента с ростом количества полюса время срабатывания оптического переключателя, управляемого электрическим потенциалом возрастает и может варьироваться в пределах от 25 мс до 500 мс.

Фирма DiCon Fiberoptics выпускает переключатели с количеством выходных полюсов ~ 100, с ручным или через стандартные физические электрические интерфейсы управление (RS-232, RS-485). В табл. 3.9 приведены основные характеристики мало портовых переключателей этой фирмы.

  

 

 

 

Крупными поставщиками оптических переключателей являются: АМР, DiCon, Fibertron, JSD Fitel, Molex, NetOptics.

Соединительные герметичные муфты

При прокладке протяженной линии связи на один линейный участок между прием- передающим оборудованием может приходиться от единиц до нескольких десятков строи- тельных длин ВОК. В местах сопряжения кусков оптических кабелей обычно производится сварка волокон с последующей надежной защитой мест сварки. Для этой цели используются соединительные муфты, основная задача которых — герметично на длительной срок закрыть область сваренных волокон. Муфты могут предназначаться для укладки в грунте, на дне рек, океанов, для подвески на опоры вдоль линии электропередача и т.д.

Наряду со специализированными поставляются и универсальные муфты, которые могут обеспечивать внешнюю защиту сразу нескольким широко используемым типам кабелей — для прокладки в грунт, в кабельную канализацию и для подвески на опорах. Примеры соедини- тельных муфт показаны на рис. 3.20.

 

 

 

 

Крупными поставщиками этой продукции являются PLP [21], Lucent Technologies, Siemens, NK Cables (Nokia) [22].

3.7. Оптические распределительные и коммутационные устройства

Когда BQK наружной прокладки (линейный BOK) заходит внутрь здания, его, как правило, не подключают непосредственно к приемо-передающему оборудованию (оптическим трансиверам). Такое решение было бы ненадежным и негибким. Обычно предварительно выполняется тер минирование волокон линейного ВОК.

 

 

Терминирование ВОК

Терминированием называется оконцевания волокон ВОК оптическими конвекторами и последующее подключение оконцованных волокон к переходным розеткам, закрепленным на оптической распределительной панели/коробке, для обеспечения дальнейшей связи с сетевым оборудованием через оптические соединительные шнуры.

Различают три способа терминирования ВОК: непосредственное терминирования; терминирования через сварку с заранее подготовленными, оконцованными с одной стороны волокнами (pig-tail-ами); терминирование через сварку с волокнами станционного ВОК.

Непосредственное терминирование подразумевает оконцевания волокон линейного BQK конвекторами, которые затем подключаются к переходным розеткам, установленным на специальной оптической панели, рис. 3.21 а. Такое непосредственное оконцевания удобней производить в лабораторных или заводских условиях.

Терминирование через сварку с pig-tail-ами основано на сварке волокон линейного ВОК с волокнами заранее подготовленных так называемых р~ц4а~1-ов. Pig-tail — это оптическое волокно в буферном покрытии длиной обычно до одного метра, оконцованное соединителем с одной стороны. Посредством соединителя волокно подключается к переходным розеткам оптической панели, рис. 3.21 б. В этом способе обычно сплайс пластины, в которые укладывают сваренные волокна, размещаются внутри той же панели, на которой устанавливаются переходные розетки.

Терминирование через сварку с волокнами станционного ВОК выполняется на оптических узлах с большой концентрацией волокон. В таких случаях под размещение сплайс пластин может быть выделено отдельное устройство (сплайс-панель, или сплайс-шкаф). Волокна линейного ВОК сваривают с волокнами притер минированного оптического кабеля для внутренней прокладки (станционного ВОК), рис. 3.21 в. Длина станционного ВОК может варьироваться от нескольких метров до нескольких километров. Одно из главных требований, которое предъявляется к станционному ВОК, — это отсутствие галогеносодержащих соединений в составе оболочки кабеля.

 

 

При сварке волокон не требуется на месте монтажа столь большого набора инструментов и материалов, как при оконцевания. Кроме того, процесс сварки отнимает значительно меньше времени. Поэтому терминирование волокон через сварку получило значительно большее распространение, чем непосредственное терминирование.

После выполнения терминирования линейного ВОК производят подключение сетевого оборудования. Для этого могут использоваться одноволоконные (одиночные), двух волоконные (двойные) оптические шнуры или оконцованные с обоих сторон много волоконные станционные ВОК.

Оптический узел

В здание может заходить несколько линейных ВОК. В этом случае, наряду с задачей подключения приемо-передающего оборудования, может стоять задача внутренней коммутации (кросс коммутации) волокон линейных BQK.

Оптический узел является тем центром, где осуществляются разнообразные сопряжения волокон внешних и внутренних ВОК. Основные требования, которые предъявляются к оптическому узлу, — это его надежность и гибкость. По масштабу выполняемых функций оптические узлы можно разделить на: оптические распределительные устройства; оптические кроссовые устройства.

Оптические распределительные устройства (ОРУ)

ОРУ могут устанавливаться в тех случаях, когда не требуется сложная коммутация волокон, например на удаленном сетевом узле или в центральном узле с небольшой концентрацией волокон. Как правило, ОРУ используются при построении волоконно-оптических магистралей локальных сетей на предприятиях, или при организации удаленного узла оптической телекоммуникационной системы. По способу терминирования волокон ОРУ относятся ко второму варианту — терминирование через сварку с pig-tail-ами.

К крупным зарубежным производителям ОРУ относятся ADC Telecommunications, AMP, Optronics, Telect, AT&7, появляются производители в Тайване.

В России ОРУ поставляются такими фирмами, как: "Вимком-Оптик", "Перспективные технологии", "Телеком Комплект Сервис".

В качестве ОРУ могут выступать: оптические распределительные коробки, оптические распределительные панели, оптические распределительные шкафы.

Оптические распределительные коробки (OPK) предназначены для крепления на стену и выполняют функцию терминирования волокон внешнего ВОК требуемым типом оптических соединительных розеток, рис. 3.22. При монтаже ОРК происходит сварка оптических волокон предварительно разделанного внешнего кабеля с волокнами pig-tail-ов. Места сварки защищаются термоусаживающимися защитными гильзами (см. п. 3.2. Сварное соединение волокон), которые крепится в специальное гнездо. Pig-tail с внутренней стороны подключается к переходной розетке, установленной на боковой панели ОРК. Излишки волокон внешнего кабеля и pig-tail-ов укладываются в сплайс пластину(ы). Pig-tail-ы заготавливаются заранее с типом коннекторы, соответствующим типу переходных розеток.

 

  

Наиболее распространенными типами розеток для многомодового волокна являются SC mm и SC mm, а для одномодового волокна — FC sm, SC sm. Оптические соединительные шнуры подключаются к соединительным розеткам с наружной стороны коробки.

К недостаткам ОРК можно отнести слабую защищенность оптических шнуров, неудобства наращивания системы, а также тот факт, что не все ОРК имеют возможность хранения излишков оптических шнуров. Преимущества ОРК — это простота конструкции, невысокая стоимость, отсутствие необходимости использования стойки. На рис. 3.23 показаны некоторые выпускаемые модели ОРК.

 

 

 

Оптические распределительные панели (ОРП) в отличие от ОРК крепятся в стойку 19". Стоечный вариант дает больше преимуществ особенно тогда, когда приемо-передающее оборудование находится в той же стойке. Здесь упрощается подключение оптических шнуров. Концентрация оборудования в одной стойке повышает надежность системы и облегчает обслуживание. На рис. 3.24 показаны примеры ОРП. На рис. 3.24 а показана панель для терминирования, совмещенная со сплайсмодулем. Такая панель в количестве одной или нескольких штук может устанавливаться на небольших коммутационных узлах.

На рис. 3.24 б показана панель, предназначенная для непосредственного терминирования. Сплайс-бокс, от которого идет станционный кабель к этой панели, может находиться в другой части той же стойки-секции или в другом помещении. Эта панель предназначена для использования на крупных коммутационных узлах.

 

 

Оптические распределительные панели с притер минированным ВОК изготавливаются в заводских условиях и поставляются вместе с катушкой оптического кабеля, рис. 3.25. Допускается как стандартное исполнение, когда ОРП крепится в стойку до того, как начинает разматываться кабель, так и модифицированное исполнение, когда ОРП остается прикрепленной к катушке и вращается вместе с катушкой по мере разматывания кабеля. В модифицированном варианте ОРП можно отделить от катушки и установить в стойку, только после того, как весь кабель размотан. Модифицированный вариант хорошо подходит в тех случаях, когда кабель приходится протягивать через узкие отверстия. Зная расстояние до сплайс узла, можно в заказе притер минированной ОРП указывать соответствующую длину кабеля. Также при оформлении заказа можно задать требуемый стандарт соединителей и розеток, а также выбрать подходящее количество волокон, и тип ВОК.

 

 

Оптические распределительные шкафы (ОРШ) предназначены для терминирования волокон одного или нескольких внешних оптических кабелей. Шкафы выпускаются как для установки на пол, так и крепящиеся на стену. ОРШ отличаются от ОРК большими размерами и значительно большей емкостью волокон. ОРШ оснащаются дверцей и могут закрываться на ключ.

Приведем технические параметры ОРШ типа SFET, производства фирмы ADC Telecom- munications [23].

Размеры (высота х ширина х глубина), см Масса, кг

Число гермовводов сверху/снизу, шт.

Максимальное число терминирования, шт.

Стандарты розеток (допускается смешанное использование) 91,4 х 81,3 х 33,2 11,3 14 (7+7) / 14 (7+7) 144 $С, FC, $Т, 04

Шкаф SFET настенного крепления предназначен для организации терминирования ВОК с возможностью кросс-коннектных и интерконнектных соединений. Шкаф может служить демаркационным узлом между линейными и станционными ВОК.

Оптические кроссовые устройства (ОКУ)

При построении оптических узлов с большим количеством волокон от приходящих линейных ВОК (>100) эффективность использования оптических распределительных устройств снижается. Для этой цели начинают лучше подходить специализированные кроссовые устройства, в которых задача коммутации волокон выходит на первый план при сохранении задачи распределения волокон. Они различаются емкостью и подразделяются на: оптические кроссы средней плотности — (внешних волокон 120-500) и оптические кроссы высокой (сверхвысокой) плотности — (внешних волокон >500).

Концепции оптических кроссов подробней описаны в следующем параграфе.

В табл. 3.10 приводится классификация оптических распределительных и коммутационных узлов.

 

 

 

 

 

 

Производители оптического распределительного и кроссового оборудования

В число крупных мировых производителей оптического распределительного и коммутационного оборудования входят компании: ЗМ; ADC Telecommunications; Lucent Technologies; Molex; Nortel; Reltec; Siecor; Telect.

Оптические кроссовые устройства главным образом применяются для организации центральных оптических узлов с большой концентрацией волокон. К таким узлам относятся центры телефонной коммутации, центры коммутации магистралей SDH/АТМ. А заказчиками могут быть как телефонные компании, так и крупные операторы связи. В силу своего масштаба ОКУ несут значительно большую нагрузку, чем ОРУ. Сегодня стремительному росту применения оптических кроссовых устройств способствуют такие телекоммуникационные концепции, как "волокно в каждый дом" и "all-optical networks".

Интерконнект и кросс-коннект

ОКУ могут быть разработаны и установлены в расчете на: интерконнектное (intercon- nect) и кросс-коннектное подключение (cross-connect).

При интерконнектном подключении (ИКП) волокна всех внешних ВОК терминируются и подключаются к переходным розеткам оптических модулей с задней стороны устройства, оптические шнуры, идущие от сетевого оборудования, подключаются с передней стороны, рис. 3.26 а. Оптические распределительные устройства, рассмотренные в предыдущем пара- графе, обеспечивают интерконнектное подключение.

Многие оптические узлы строятся на основе ИКП. В относительно небольших узлах ИКП продолжает использоваться тогда, когда критичность в безотказной работе узла не очень велика и низка потребность в реконфигурациях. Однако, по мере развития узла, особенно при достижении высокой концентрации приходящих волокон, а также по мере возрастания требований по эксплуатации узла, интерконнектное подключение может оказаться далеко не самым эффективным. Крупный оптический узел обычно испытывает развитие, характеризуется регулярными процедурами тестирования различных волокон, непрерывного мониторинга, подстраивается под новые приложения. Кроме этого, он должен отвечать требованиям высокой надежности и быстрого обнаружения и устранения повреждений. Всем этим требованиям удовлетворяют оптические узлы, выполненные на основе кросс-коннектного подключения,: каковыми и являются оптические кроссовые устройства.

При кросс-коннектно м подключении (ККП), свойственном кроссовым устройствам, волокна всех внешних и внутренних ВОК, а также всевозможные оптические шнуры и терминированные станционные ВОК, идущие от сетевого оборудования, подключаются к переходным  розеткам с задней стороны устройства. Коммутация (кросс-коммутация) всех этих окончаний волокон осуществляется с передней стороны при помощи дополнительных коммутационных шнуров, рис. 3.26 б.

Удобство и гибкость при обслуживании кросс-коннектных систем делают их наиболее привлекательными для сложных узлов. Кросс-коннектную систему рекомендуется устанавливать по следующим причинам:

1. конфигурация с ККП упрощает наращивание системы без риска повреждения волокон;

2. подключение (или терминирование) с задней стороны устройства линейных, станционных ВОК, а также оптических шнуров от приемо-передающего оборудования повышают их защищенность (к ним больше не нужно прикасаться, а можно оперировать только с коммутационными оптическими шнурами);

3. кросс-коннектное поле упрощает операции в аварийных и непредвиденных ситуациях.

 

 

 

Принципы построения оптического кроссового устройства

ОКУ, по своей природе ориентированные на кросс-коннектное подключение, могут строиться как с нуля, начиная с одной или нескольких стоек, так и посредством модернизации узла, на котором ранее уже использовались оптические распределительные панели с интерконнектным подключением.

При строительстве с нуля в стойку крепятся оптические распределительные панели, к которым с задней стороны подключаются оконцованные волокна линейных и станционных ВОК. Допускаются панели с притер минированным ВОК.

Модернизация выполняется в три этапа, На первом этапе добавляются панели с переходными розетками, тем самым создается необходимое кроссовое поле. На втором этапе выполняется пере подключение оптических шнуров, идущих от приемо-передающего оборудования, с передней стороны на заднюю сторону к вновь установленным розеткам. На третьем этапе выполняется подключение на кроссовом поле дополнительных оптических шнуров, и, тем самым, воссоздаются непрерывные оптические каналы связи. Сплайс-боксы могут размещаться в этих же стойках, или при большой концентрации волокон занимать отдельный сплайс модуль, рис. 3.27.

 

 

 

ОКУ могут укомплектовываться или наращиваться оптическими модулями по мере необходимости. Модульная система защищает заказчика от больших капиталовложений на ранней стадии развития.

Обслуживание ОКУ

Основные элементы обслуживания ОКУ следующие: заготовка, хранение и добавление оптических шнуров; логистика; непрерывный мониторинг линий связи; ведение электронной базы данных.

Заготовка, хранение и добавление оптических шнуров. Для ОКУ типично, что все постоянные подключения подходят сзади, а все пере подключения происходят спереди. Это очень удобно для обслуживающего персонала, которому нужно только иметь определенное количество оптических шнуров нужной длины. Отметим, что при заготовке оптического шнура следует брать его длину не меньше 5 м. При такой длине на рефлектограмме можно разрешить два скачка от точек терминирования, и, тем самым, идентифицировать обе панели, к которым подключен оптический шнур. Для крупных многосекционных кроссов длина коммутационных оптических шнуров может быть еще больше.

При подключении оптического шнура следует выполнить последовательность действий, показанных на рис. 3.28.

Шаг 1. Подключается один конец оптического шнура к соответствующей переходной розетке (секция 1).

Шаг 2. Проводится оптический шнур вниз через вертикальную кабеле водную систему на секции 1.

Шаг 3. Проводится оптический шнур через нижнюю кабеле водную систему к промежуточной панели барабанов.

Шаг 4. Подключается второй конец оптического шнура к соответствующей переходной розетке (секция 3).

Шаг 5. Проводится оптический шнур вниз через вертикальную кабеле водную систему на секции 3.

Шаг 6. Набрасывается петля на соответствующий барабан промежуточной панели барабанов. Шаг 7. Проводится оптический шнур вниз через вертикальные кабеле водные системы, расположенные по обеим сторонам от промежуточной панели барабанов (секции 2, 3).

Под логистикой (logistics) понимается ведение журнала по обслуживанию кросса, занесение информации о профилактических работах, установка ярлыков (этикеток) на оптические шнуры, на крышках оптических панелей с информацией о каналах подключения и т.п. Чтобы идентифицировать подключение, достаточно только идентифицировать оптический коммутационный шнур — от какой розетки на одной панели к какой розетке на другой панели он идет.

Непрерывный мониторинг линий связи — предполагает использование оптических рефлектометров. Непрерывный мониторинг может осуществляться по свободным волокнам линейного ВОК или по задействованным волокнам на длине волны, отличной от той, по которой передаются данные. В последнем случае требуется аппаратура волнового уплотнения. Если на узел сходится большое количество линейных ВОК, то рефлектометр может работать совместно с электронным оптическим устройством коммутации волокон. Оптические рефлектометры и коммутационные устройства могут быть установлены на нескольких узлах, а удаленное управление над ними позволяет реализовать единый мониторинг всей сети из центрального оптического узла.

 

 

 

 

 

Ведение электронной базы данных стало неотъемлемой чертой администрирования и обслуживания как крупных оптических кроссов, так и целой распределенной магистральной волоконно-оптической сети. К числу наиболее продвинутых продуктов программного обеспечения относятся FiberBase™ фирмы ADC TeIecommunications [24] и OSP InSight фирмы Ad- vanced Fiber Optics [25].

Оптические кроссы высокой и сверхвысокой плотности

Беспрецедентное развитие телекоммуникационной индустрии во многом обусловлено масштабным развертыванием волоконно-оптических систем в последние несколько лет. Как результат, многие компании операторы связи обнаруживают, что их существующее оптические узлы близки к переполнению из-за растущей кабельной массы. Возникает вопрос, как лучше решить задачу наращивания?

В табл. 3.11 приведены основные характеристики двух продуктов фирмы ADC Telecom- munications — лидера в области производства оптических кроссов: оптического распределительного кросса FЗDF, оптического распределительного кросса сверхвысокой плотности FMDF.

 

Выделим одно из главных преимуществ FMDF перед FЗDF — рекордно большое (60 против 8) число секций. Ограничение числа секций в кроссовых системах F3DF связано, главным образом, с резким увеличением количества линейных соединительных шнуров. В итоге, при 8-ми секциях слой шнуров (мини кабеля) в нижнем горизонтальном кабеле воде начинает превышать 5 см. В кроссах FMDF эта проблема снимается, поскольку существует 6 параллельных горизонтальных кабеле водных систем, расположенных на разной высоте.

 

 

 

 

 

 

Примеры инсталляции кроссового оборудования

Общий вид организации сетевого узла с использованием оптического кроссового оборудования показан на рис. 3.30.

 

Прямой путь. Широкополосный телевизионный сигнал идет по коаксиальному кабелю 1задает на оптический широкополосный передатчик 2, где происходит преобразование , ктрического сигнала в оптический 3. Оптический сигнал далее идет по соединительному буру, проложенному в танковой системе, до оптического кросса, где попадает на вход оптического разветвителя 4. К выходам разветвителя подключаются несколько соединительных >псовых шнуров, которые идут на оптическую распределительную панель 5. На эту же па сзади выведен станционный ВОК 6, который идет в сплайс-бокс 7. В сплайс-боксе винена сварка волокон станционных 6 и линейных 8 ВОК.

Обратный путь. Видеосигналы с удаленных оптических узлов приходят на оптическую определительную панель

1.С оптической панели через оптические соединительные шнуры каналы попадают на входы разветвителей для обратного канала

 2. Выходной сигнал с развителя идет на оптический приемник 3, где преобразовывается в широкополосный электрический сигнал.