Дільник оптичної потужності
Мета роботи
Метою даної лабораторної є дослідження передавальних параметрів симетричних і несиметричних дільників потужності.
Теоретичні відомості
Пасивні оптичні мережі
Технологія PON (Passive Optical Network — пасивна оптична мережа) – це сучасна технологія широкосмугового множинного мультисервісного доступу по оптичному волокну деревоподібної структури, в проміжних вузлах якої встановлені пасивні оптичні розгалужувачі.
Пасивні оптичні мережі мають такі переваги:
- Істотна економія ОВ та оптичних приймачів у центральному вузлі.
- Швидкість. Оптичне волокно має величезну смугу пропускання.
- Надійність. У проміжних вузлах дерева знаходяться лише пасивні оптичні розгалужувачі, які не потребують обслуговування.
- Масштабованість. Деревоподібна структура мережі доступу дає можливість підключати нових абонентів найекономічнішим способом
- Гнучкість. Дозволяє надавати абонентам саме той рівень сервісу, який їм потрібний.
- Зручність обслуговування. Підключення, відключення та вихід з ладу одного або декількох абонентських вузлів не позначається на роботі інших
Основний елемент пасивної оптичної мережі – це дільник потужності, який дозволяє даної технології мати безліч істотних переваг.
Дільник оптичної потужності.
Дільник оптичної потужності (розгалужувач) - це пасивний оптичний багатополюсник, що розподіляє потік оптичного випромінювання в одному напрямку і об'єднує кілька потоків у зворотному напрямку. Сленгова назва пасивного компонента волоконно-оптичних мереж – спліттер (від англ. Split – розділяти).
Спліттер (splitter) - пристрій, що має зазвичай один вхідний порт і кілька вихідних портів. Він може бути використаний для двонаправленої передачі або для розподілу потоку на два або більше пристроїв або кінцевих користувачів. Найчастіше застосовується до симетричного дільника оптичної потужності.
У випадку у дільника оптичної потужності може бути M вхідних і N вихідних портів. У мережах PON найчастіше використовують розгалужувачі 1×N з одним вхідним потом для прямого потоку. Розгалужувачі 2×N можуть використовуватися в системах із резервуванням по центральному волокну. На рис.1 схематично показаний розгалужувач M×N та основні потоки випромінювання.
Принцип роботи та параметри розгалужувача можна проілюструвати на прикладі розгалужувача Х-типу (2х2), схематично представленого на рис.2, де стрілками показані можливі напрямки випромінювання всередині нього [5].
Цей тип розгалужувача використовується як базовий для створення інших типів волоконно-оптичних розгалужувачів. У наведеному чотирипортовому пасивному двонаправленому оптичному дільнику потужності випромінювання, введене через порт 1, може виходити через порти 2 і 3, при цьому в ідеальному випадку випромінювання не повинно надходити в порт 4. За аналогією випромінювання, введене через порт 4, може виходити через порти 2 і 3 і не повинно виходити через порт 1. Таким чином, пор ти 1 і 4 в напрямі випромінювання, що розглядається, є вхідними, а пор ти 2 і 3 - вихідними.
Так як даний розгалужувач є пасивним і двоспрямованим, то можливе також зворотне поширення світла і зміна ролі портів, тобто при подачі випромінювання через порти 2 і 3 вони стають вхідними, а порти 1 і 4 - вихідними. При проходженні світла у розгалужувачах виникаютьпевні втрати, для аналізу яких розглянемо варіант використання розгалужувача на рис., коли порт 1 - вхідний, а пор ти 2 і 3 - вихідні.
Оптичні розгалужувачі поділяються на:
-Число вхідних та вихідних портів.
o Дільники, що мають один вхід та кілька виходів (1xN)
o Двовхідні (2хN). Як правило, двовхідні розгалужувачі використовуються для резервування обладнання
Кількість вихідних портів може змінюватись від 2 до 64.
-Розподіл оптичної потужності
o Симетричні. Як правило, у багатоповерхових забудовах для проведення мережі всередині будівлі використовують дільники з рівномірним коефіцієнтом розподілу потужності (1х2, 1х4, 1х8, 1х16, 1х32)
o Несиметричні. Вхідна потужність сигналу ділиться нерівномірно між вихідними портами. Зазвичай крок розподілу становить 5%.
-Робочій довжині хвилі
o Одновіконні (1310нм або 1550нм)
o Двоконінні (1310нм і 1550нм)
o Трикінні (1310, 1490 і 1550 нм)
o Широкополосні (1310 – 1620нм)
-Класу точності.
o Клас А. Оптичні дільники, у яких діапазони довжин хвиль дотримуються із заявленими параметрами. Зазвичай виражається як допуск від центральної довжини хвилі ± 40 нм
o Клас В. Оптичні дільники, в яких допуск на робочу довжину хвилі виражається у вузьких вікнах (± 20 нм)
-Спосіб виробництва
o Сплавні (FBT) - виконані за сплавною технологією, рис.3. Мають гарну механічну міцність, малими поляризаційно-залежними втратами, малою залежністю від температури. Недоліки – це великі габаритні розміри за великої кількості вихідних портів, істотна залежність від довжини хвилі.
Рисунок 3. – Технологія виготовлення сплавного дільника оптичної потужності.
o Планарні (PLC) - виконані за напівпровідниковою технологією, рис.4. Мають невеликі габаритні розміри, нечутливі до довжини хвилі в діапазоні 1300-1600нм.
Рисунок 4. – Етапи виготовлення планарного дільника потужності.
Типові значення загасання для сплавних та планарних оптичних розгалужувачів наведено в таблиці 2.1. Значення для сплавних дільників наведено класу Б.
Таблиця 2.1 - Типові значення загасання для сплавних та планарних оптичних розгалужувачів [7.11]