Типи та конфігурації оптичних розгалужувачів

  • Головна
  • Новини
  • Типи та конфігурації оптичних розгалужувачів

Типи та конфігурації оптичних розгалужувачів

Сучасні проектувальники мережGPON-FTTX використовують оптичнірозгалужувачі (сплітери) для пасивного виділення, поділу або об'єднання (мультиплексування)оптичних сигналів. З моменту їх появи в 1970-х роках,оптичнірозгалужувачіпройшли довгий шлях еволюції татехнологічного розвиткувідвикористанняя в традиційнійоптике талінзах, закінчуючиоптичномиволоконамі.У міру розвитку та експансіїволоконно -оптичнохсистем зв'язку, їх застосуваннярозширивпрозь, починаючивід звичайних мережконфігурації точка-точка, закінчуючискладнішімидоонфігураціями багатоволоконних оптичнихзетейFTTH. Результатом такого розвитку з'явилисяоптичні компонентизукращіінніхарактеристикипередачі та стійкістю до зовнішніх факторів середовища,фізичноойміцністью, малими габаритними розмірами та вартістю.

Оптичні розгалужувачі, більш відомі як спліттери, мають ряд характеристик, які визначають їх функції та застосування. До них відносяться: кількість вхідних та вихідних портів, рівень загасання сигналу, коефіцієнт поділу, напрямок пропускання оптичного сигналу через спліттер, робочі довжини хвиль та одномодовий або багатомодовий режими функціонування.

Різні мережеві протоколи та програми вимагають різної конфігурації вхідних та вихідних портів спліттера. Найчастіше для поділуоптичного сигналу порівну між двома виходами необхідний спліттер 1:2. Більшість розгалужувачів оптичних сигналів поділяють його порівну між усіма вихідними портами, але зустрічаються конфігурації, які поділяють вихідний оптичний сигнал непропорційно. Наприклад, спліттер може розміщуватися на виході оптичного підсилювача та відводити 1% випромінювання на системний монітор, який виконує перевірку присутності всіх оптичних каналів на виході підсилювача.

Сплавні або Fused biconical tapered (FBT) спліттери виготовляються шляхом нагрівання двох оптичних волокон доти, доки не проводиться сплавлення в єдину композитну світловодну структуру. У той час, як оптичні волокна нагріваються, вони повільно витягуються та зауживаються. Ця ситуація змушує оптичне випромінювання в оптоволокні поширюватися по композиційної структурі до точки, де з'єднується з іншим волокном. У процесі виготовлення такого спліттера випромінювання потрапляє також на входи волокон, а комп'ютер, що контролює процес виготовлення, відстежує сигнал на виході спліттера і коригує силу оптичного натягування волокна, температуру плавлення і тривалість всієї процедури. Таким чином, досягається необхідний коефіцієнт поділу між волокнами.

оптичних

Рис.1 FBT-спліттер

Виготовлений таким чином оптичний розгалужувач поміщається у захисну оболонку. Оболонка, як правило, складається з металевої трубки, в яку міститься сплав з оброблених оголених волокон. Вся оптична спліттерна система утримується в трубці за допомогою клею, а відрізки оптоволокон 250 мкм виходять з обох кінців такої конструкції. У такій компактній конструкції оптичний розгалужувач може бути встановлений усередині електронного обладнання або модулів, де йогозакінчення можуть бути закінчені оптичними роз'ємами. Оптичні розгалужувачі конструкції FBT, як правило, працюють у невеликих конфігураціях з коефіцієнтами розподілу 1:2 або 1:4, а також можуть легко встановлюватися в існуючі сплайс-касети або лотки.

Планарні спліттери (Planar lightwave circuit (PLC) стали результатом розвитку напівпровідникової мікроелектронної технології та її масовим проникненням не тільки у виробництво мікропроцесорних схем для комп'ютерних пристроїв, а й у мікросхеми для поверхневого монтажу в радіоелектроніці.

Подібно до оптичних волокон, планарні світловоди передають оптичне випромінювання в прозорому матеріалі з високим показником заломлення, оточеному матеріалом з нижчим показником заломлення. Планарний хвилевід може бути виготовлений з відрізка оптоволокна, вбудованого в плоску структуру підкладки, або це може бути смужка, що відбиває, нанесена на поверхню підкладки планарної мікросхеми.

конфігурації

Рис.2 PLC-спліттери

Доріжки планарного хвилеводу, що відображають, записуються з використанням тих же методів і технологій, які дозволяють імплементувати інтегральні схеми на кремнієвих підкладках. Вони можуть поєднувати кілька світлових потоків або можуть бути виконані у формі розгалужувача з великою кількістю портів. На одній підкладці таким чином можуть бути сформовані кілька частин хвилеводу, які потім розрізають на окремі компоненти. Для впровадження оптичних волокон у планарні розгалужувачі потрібне врізання V-подібних канавок у матеріал підкладки. Волокна поміщаються в ці канавки, вирівнюються, а потім фіксуються за місцем за допомогою кришки блоку спліттера PLC, виготовленої з матеріалу підкладки.

Спліттери PLC мають малі розміри, більшекомпактні і мають незначні втрати, ніж сплітери FBT. Планарні спліттери дозволяють досягти великих коефіцієнтів поділу, включаючи 1:32, що використовується у пасивних оптичних мережах GPON-FTTH. Різні стандарти МСЕ-Т для мереж PON специфікують розгалужувачі передачі двонаправлених сигналів, які працюють незалежно від робочої довжини хвилі. Стандарт визначає довжини хвиль 1490 нм і 1550 нм для низхідного сигнального потоку і 1310 нм для висхідних потоків сигналів, що проходять через різні комбінації спліттерів, що мають однакові згасання незалежно від довжини хвилі або напрямку передачі.

Конфігурації оптичних спліттерів

Конфігурації оптичних розгалужувачів, що мають конкретну кількість вхідних та вихідних портів, визначають функціональне призначення пристрою. Існує чотири основні зміни оптичних розгалужувачів.

1.Розгалужувачі– дільники оптичного сигналу (Tap splitters ), також відомі, як T- і Y-подібні спліттери. Є пристрої з трьома портами, що виконують розподіл одного вхідного оптичного сигналу на два вихідних порти. Сигнал може бути поділений між вихідними портами або в іншій певній пропорції. Як правило, це пристрої односпрямованої дії. Прості спліттери - дільники сигналу 1-на-2 широко використовуються в тестовому обладнанні та мережевих додатках для моніторингу мережі, як відведення невеликої порції оптичного сигналу для його аналізу. У системах кабельного телебачення застосовуються різні коефіцієнти поділу (10/90, 20/80, 30/70 та 40/60), які використовуються для моніторингу ТБ сигналу, залежно від різних значень необхідного загасання обладнання ТБ системи.

Розгалужувачі оптичного сигналу можутьзастосовуватись і в інших областях, які використовують відгалуження сигналу у протяжних оптичних лініях, наприклад, у сільських мережах, де різні коефіцієнти поділу дозволяють здійснити просту інтеграцію віддаленого доступу за допомогою спліттерів-розгалужувачів, встановлених протягом усієї оптичної лінії. У точках підключення поблизу оптичного мультиплексора потужність передачі у волокні буде високою, тому користувача мережі досить відгалужити лише невелику частку оптичного сигналу. У точках мережі, розподілених уздовж оптичної лінії, оптична потужність у волокні нижче, тому розгалужувачі оптичного сигналу з вищими коефіцієнтами поділу зможуть гарантувати, що кожен користувач мережі отримає приблизно однаковий рівень оптичної потужності.

2. Спліттери - дільники оптичної потужності деревоподібної топології (1: N splitters) дозволяють розділити вхідний оптичний сигнал між декількома вихідними оптичними портами. Деякі подібні спліттери мають кілька оптичних входів, сигнал з яких розділяється порівну між усіма оптичними вихідними портами. Інші можуть з'єднувати оптичний сигнал з кількох входів до одного або двох вихідних портів. Такі оптичні пристрої поділу чи об'єднання мають, як правило, односпрямовану дію.

3.Cплиттери топології зірка (Star splitters ) отримали свою назву від геометрії, яку використовують для позначення їхньої роботи. Вони мають кілька входів та виходів, часто рівні за кількістю та доступні у двох різних типах.

Перший тип – односпрямований, дозволяє змішувати оптичні сигнали з усіх входів та передавати їх на всі вихідні оптичні порти.

Другий тип спліттерів має ненаправлену дію та здійснює прийомоптичних сигналів з усіх портів, змішуючи та поширюючи їх на всі оптичні порти, як введення, так і виведення.

4. Спектрально - селективний розгалужувач (Wavelength-selective splitters) виконує розподіл оптичних сигналів відповідно до їх довжини хвилі оптичного випромінювання, і використовуються, в основному, для маршрутизації сигналів WDM у відповідні порти або розділення на окремі довжини хвиль, що передаються по одному оптоволокну для різних цілей. Вони також виконують блокування певних довжин хвиль оптичного випромінювання для запобігання їх передачі у непотрібному напрямку.

Євген Запорощенко, к.т.н., доцент.