A cuplaj de fibră opticăeste o componentă optică pasivă care împarte, combină, atinge sau redistribuie lumina între fibrele optice. În rețelele-lumii reale, cuplele lasă un semnal să ajungă la mulți utilizatori, permit mai multor semnale să partajeze o cale de fibră sau eșantioneze o cantitate mică de lumină pentru monitorizare. Sunt niște cai de lucru liniștiți în nodurile de acces FTTH, centrele de date, setările de testare, laserele cu fibră și sistemele de senzori.
Înainte de a merge mai departe, merită să lămurim o confuzie comună. Un cuplaj nu este același lucru cu unadaptor fibră optică. Un adaptor aliniază mecanic doi conectori, astfel încât lumina să poată trece; un cuplaj schimbă în mod activ modul în care puterea optică este distribuită între porturi.RP Photonicsdefinește cuplele de fibre ca fiind dispozitive care cuplează lumina de la una sau mai multe fibre de intrare la una sau mai multe fibre de ieșire, cu o distribuție a puterii care poate depinde de lungimea de undă și polarizare.
Acest ghid explică modul în care funcționează cuplele de fibră optică, principalele tipuri pe care le veți întâlni, specificațiile care contează la cumpărare și cum să faceți o selecție sensibilă pentru proiectul dvs.
Ce este un cuplaj de fibră optică?
Un cuplaj de fibră optică este un dispozitiv optic cu unul sau mai multe porturi de intrare și unul sau mai multe porturi de ieșire. În funcție de design, poate face mai multe lucruri simultan:
- Împărțiți un semnal de intrare în două sau mai multe ieșiri
- Combinați mai multe intrări într-o singură fibră de ieșire
- Atingeți un mic procent de putere pentru monitorizare sau testare
- Distribuiți semnalele optice pe mai multe porturi într-un model de stea sau arbore
- Combinați sau separați lungimile de undă în sistemele CWDM sau DWDM
De exemplu, un cuplaj 1x2 are o intrare și două ieșiri. Un cuplaj 2x2 are două intrări și două ieșiri și poate acționa fie ca un splitter, fie ca un combinator, în funcție de direcția luminii.
În discuțiile de telecomunicații și rețele de date, termeniicuplaj de fibră optică, splitter optic, șicombinator opticadesea se suprapun. Un splitter este în esență un cuplaj utilizat în direcția de despicare, în timp ce un combinator este același dispozitiv folosit în direcția de combinare. Dacă achiziționați componente, numele de pe fișa de date depind de obicei de modul în care dispozitivul este destinat să fie implementat.
Cum funcționează un cuplaj de fibră optică?
Un cuplaj funcționează prin transferul puterii optice între căile de fibre. Mecanismul exact depinde de abordarea de fabricație.
Într-un cuplaj conic biconic fuzionat (FBT), două sau mai multe fibre sunt încălzite, trase și topite, astfel încât miezurile lor să fie suficient de aproape pentru ca lumina să se scurgă dintr-un miez în altul pe o lungime controlată.RP Photonicsexplică faptul că cuplele topite sunt realizate prin conicizarea termică și fuziunea fibrelor, astfel încât miezurile lor sunt aduse în contact optic strâns.
Într-un divizor de circuit de unde luminoase plane (PLC), lumina este ghidată printr-un circuit de ghidare de undă fabricat pe un substrat de silice sau polimer. Aceasta este abordarea dominantă pentru divizoarele cu număr mare de-porturi-, deoarece geometria ghidului de undă este foarte repetabilă.
Împărțirea puterii optice
Când un cuplaj împarte lumina, puterea optică de intrare este împărțită între porturile de ieșire. Într-un cuplaj ideal 1x2 50/50, fiecare ieșire primește jumătate din puterea de intrare. În termeni de decibeli, aceasta înseamnă aproximativ 3 dB de pierdere teoretică pe ieșire înainte de a adăuga orice pierdere-reală. TheAsociația Fibrei Optice (FOA)observă că divizarea introduce o pierdere suplimentară de 3 dB pentru fiecare dublare a numărului de scindare, plus o mică pierdere în exces din structura cuplajului.
Combinarea semnalelor optice
Multe cuple sunt bidirecționale. Un dispozitiv care împarte puterea într-o direcție poate combina puterea și în direcția inversă. Într-o rețea optică pasivă (PON), traficul în aval de la OLT este împărțit către mulți utilizatori, în timp ce semnalele din amonte de la acești utilizatori sunt combinate înapoi către OLT prin același splitter pasiv.
De ce cuplele introduc întotdeauna pierderea
Pierderea unui cuplaj de fibră optică provine din mai multe surse care lucrează împreună:
- Pierdere teoretică împărțită (partea inevitabilă a puterii)
- Pierdere în exces din structura cuplajului în sine
- Pierderea conectorului și îmbinării la porturile de intrare și de ieșire
- Nepotrivirea lungimii de undă între dispozitiv și lungimea de undă a sistemului
- Pierdere-dependentă de polarizare (PDL)
- Distribuție ne-uniformă a puterii între porturile de ieșire
Acesta este motivul pentru care selectarea unui cuplaj nu se referă niciodată doar la numărul de porturi. Bugetul de pierdere, intervalul de lungimi de undă, raportul de împărțire și mediul trebuie verificate împreună.
Tipuri principale de cuplare de fibră optică
Cuplajele pot fi clasificate în mai multe moduri utile. Clasificarea corectă depinde dacă proiectați o rețea, aprovizionați componente sau depanați o legătură.
După funcție: Splitter, Combiner, Tap și WDM Coupler
Unsplitter opticîmparte o intrare în mai multe ieșiri (1x2, 1x4, 1x8, 1x16, 1x32, 1x64). Ocombinatorîmbină mai multe intrări într-o singură ieșire. Orobinet de cuplaretrimite cea mai mare parte a puterii optice prin calea principală și redirecționează o mică fracțiune (raporturile tipice sunt 90/10, 95/5 și 99/1) către un port de monitorizare. OCuplaj WDMcombină sau separă semnale pe baza lungimii de undă, utilizate intens înCWDM și DWDMsisteme.
După configurația portului: cuple 1x2, 2x2, 1xN și stea
A Cuplaj fibră optică 1x2are o intrare și două ieșiri și este cel mai comun bloc de construcție pentru împărțirea sau atingerea simplă. Ocuplaj 2x2cu două intrări și două ieșiri este utilizat pe scară largă în sisteme bidirecționale, interferometre și setări de testare. OSplitter 1xNdeservește PON, FTTH, CATV și rețele de distribuție. UnCuplaj stea NxNdistribuie puterea optică pe mai multe căi de intrare și de ieșire simultan.
După formă: cuplaje Y, T, X, stea și arbore
Cuplajul AY împarte o intrare în două ieșiri echilibrate. Cuplajul AT are de obicei un raport neuniform, cum ar fi 90/10 sau 80/20 și este foarte potrivit pentru monitorizarea semnalului. Un cuplaj X este în mod normal un dispozitiv 2x2. Un cuplaj în stea distribuie puterea între mai multe intrări și ieșiri. Un cuplaj arbore împarte o intrare în mai multe ieșiri într-o structură de ramificare și este alegerea standard pentru rețelele PON și FTTx.
După metoda de producție: FBT vs PLC vs Micro-Optics
UnCuplaj FBT(conicitate biconică fuzionată) se realizează prin fuziunea și conicizarea fibrelor împreună. Este potrivit pentru numărări mici de împărțire, rapoarte de împărțire personalizate și design-sensibile la costuri. OSplitter PLCfolosește un cip de ghid de undă, care oferă o uniformitate mai bună a lungimii de undă și toleranțe mai strânse la un număr mare de porturi. Cuplajele micro-optice folosesc lentile, prisme, oglinzi sau filtre cu peliculă subțire-și tind să apară în instrumentele optice specializate, mai degrabă decât în cablarea telecomunicațiilor.
Cuplaj FBT vs Splitter PLC: pe care ar trebui să-l alegeți?
Întrebarea FBT versus PLC apare pe aproape fiecare comandă de achiziție de cuplare. Răspunsul sincer este că niciunul nu este universal mai bun; au diferite puncte dulci.
Cuplajele FBT strălucesc atunci când designul necesită un număr redus de divizări (de obicei, 1x2 până la 1x8), un raport personalizat de împărțire (cum ar fi 80/20, 90/10 sau 95/5) sau o aplicație cu o singură lungime de undă-. În general, sunt mai ieftine pentru aceste versiuni mai simple. Splitterele PLC sunt cel mai sigur pariu ori de câte ori aveți nevoie de performanță constantă la un număr mai mare de porturi (1x8 și mai sus), de funcționare cu lungime de undă largă pe 1260–1650 nm sau de un comportament stabil pe un interval larg de temperatură. Cele mai modernesplitere de fibră opticăimplementate în rețelele FTTH și PON sunt bazate pe PLC-tocmai din acest motiv.
În practică, FBT este alegerea potrivită pentru monitorizarea robineților și a rapoartelor personalizate, în timp ce PLC este implicit pentru distribuția FTTH, LAN optic pasiv și orice cerință de-uniformitate ridicată.
Specificații cheie: raportul de împărțire, pierderea prin inserție și lungimea de undă
Raportul de împărțire sau raportul de cuplare
Raportul de împărțire descrie modul în care este împărțită puterea. Un cuplaj 50/50 împarte puterea în mod egal. O atingere 90/10 trimite 90% prin calea principală și 10% către portul de monitorizare. Pentru monitorizare, de obicei doriți să eliminați doar o mică felie de lumină; pentru distribuție doriți de obicei împărțire egală.
Pierderea de inserție și pierderea în exces
Pierderea prin inserție este puterea optică totală pierdută atunci când cuplajul este plasat în legătură. Include pierderea teoretică împărțită și pierderea în exces a dispozitivului. Un splitter 1x2 50/50 are o pierdere teoretică de 3 dB, dar foile de date reale arată de obicei o pierdere de inserție tipică de aproximativ 3,4–3,8 dB odată ce se adaugă pierderea în exces și pierderea conectorului. Pierderea în exces este pierderea suplimentară dincolo de pierderea divizată inevitabil; un număr mai mic înseamnă o cuplare-mai bună.
Uniformitate, pierdere de rentabilitate și directivitate
Uniformitatea descrie cât de uniform este distribuită puterea în porturile de ieșire și devine critică la 1x8, 1x16, 1x32 și 1x64. Pierderea de retur măsoară lumina reflectată care se deplasează înapoi spre sursă. Directivitate indică cât de bine dispozitivul previne scurgerea energiei în portul greșit. Aceste trei contează cel mai mult în sistemele DWDM, mediile de testare OTDR, laserele cu fibră și orice legătură în care reflexiile parazite degradează performanța.
Lungime de undă de operare și lățime de bandă
Cuplajul trebuie să se potrivească cu lungimea de undă a sistemului dumneavoastră. Sistemele de telecomunicații folosesc de obicei ferestre de 1310 nm, 1490 nm și 1550 nm; Rețelele PON adaugă 1577 nm și 1490 nm pe baza relevanțilorITU-T G.984și specificațiile G.987. Unele cuple sunt proiectate doar pentru o fereastră îngustă, în timp ce splitterele PLC cu bandă largă acoperă 1260–1650 nm.
Tip de fibră, conector și pachet
Confirmați dacă cuplul acceptă fibră mono-mod sau multimod și verificați-tipul conectorului și lustruiți. Comunconector de fibră opticăopțiunile includ LC, SC, FC, ST și MTP/MPO, cu lustruire UPC sau APC. APC este preferat oriunde contează reflexia din spate joasă, în special în sistemele video PON și analogice. Ambalajul mecanic contează și el: fibră goală, mini-modul fără blocuri, cutie ABS, casetă LGX, carcasă cu montare în rack-și închidere IP68 în aer liber, toate servesc diferite scenarii de implementare.
Aplicații obișnuite ale cuplelor de fibră optică
PON, FTTH și LAN optică pasivă
Rețelele PON folosesc splittere 1xN pentru a conecta un port OLT la mai multe ONT-uri. Traficul din aval este distribuit utilizatorilor; traficul din amonte este combinat înapoi. Același dispozitiv pasiv gestionează ambele direcții. Rețelele LAN optice pasive utilizează aceeași arhitectură în mediile de birou și campus. FOA notează că un singur port OLT poate servi până la 32 (și uneori 64 sau 128) dispozitive prin splittere în cascadă, în funcție de bugetul de putere optică.
Puncte de monitorizare și testare
Cuplajele de robinet eșantionează o mică parte din lumină fără a rupe legătura principală. Pentru o legătură live în mod unic-, o atingere 99/1 sau 95/5 este mult mai potrivită decât un splitter 50/50, care ar consuma prea mult buget pe calea principală.
Sisteme WDM și DWDM
Cuplajele WDM combină sau separă semnale la diferite lungimi de undă. Acestea sunt esențiale în telecomunicațiile pe distanță lungă-, amplificatoarele cu fibră (EDFA) și în orice sistem în care mai multe canale optice împart o singură fibră. CWDM utilizează o grilă de 20 nm; DWDM utilizează o rețea de 100 GHz sau 50 GHz care necesită o toleranță mai strictă a lungimii de undă de la fiecare componentă.
Sisteme de laborator, senzori și laser
Cuplajele de fibre apar, de asemenea, în interferometre, sisteme OCT, senzori cu fibră și lasere cu fibră de mare{0}}putere. În aceste aplicații, comportamentul de polarizare și pierderea de rentabilitate contează adesea mai mult decât costul brut.
Aplicație-la-Referință rapidă pentru cuplare
Pentru a face selecția mai concretă, iată cum aplicațiile se mapează de obicei la tipurile de cuplare în practică. PentruDistribuție FTTH și PON, răspunsul standard este aSplitter PLC într-o cutie ABS sau casetă LGXcu porturi 1x8, 1x16 sau 1x32. Pentrumonitorizare live link, alegeți un conector FBT 99/1 sau 95/5 cu conectori APC. PentruConfigurații de testare bidirecționale cu 2 canale, un cuplaj FBT 2x2 50/50 este de obicei suficient. PentruAgregarea canalelor CWDM/DWDM, este necesar un cuplaj WDM cu peliculă subțire-sau mux/demux bazat pe AWG-. Pentrucombinarea pompei laser cu fibre, în locul unui dispozitiv de telecomunicații generic este nevoie de un cuplaj de fibre-pentru menținerea polarizării sau de specialitate-.
Cum să alegeți cuplul potrivit pentru fibră optică
Utilizați următorul flux de lucru înainte de a plasa o comandă.
- Definiți funcția.Decideți dacă trebuie să divizați, să combinați, să atingeți sau să{0}}multiplexul pe lungime de undă.
- Alegeți configurația portului.Selectați 1x2, 2x2, 1x8, 1x16, 1x32, 1x64 sau NxN în funcție de numărul de puncte finale.
- Confirmați raportul de împărțire.Utilizați 50/50 pentru împărțire egală, 90/10 sau mai mare pentru monitorizare și 1xN uniform pentru distribuție.
- Verificați intervalul de lungimi de undă.Potriviți lățimea de bandă a cuplatorului la sistemul dvs., inclusiv orice lungimi de undă viitoare de upgrade.
- Calculați bugetul de pierdere.Adăugați atenuarea fibrei + pierderea conectorului + pierderea îmbinării + pierderea inserției cuplajului + marja de siguranță (de obicei 3 dB).
- Potriviți fibra și conectorul.Confirmați modul unic-(G.652D sau G.657) față de modul multimod (OM3/OM4/OM5), tipul conectorului și lustruiți.
- Planificați mediul de instalare.Dulapurile de interior, închiderile exterioare, rafturile centrelor de date și băncile de laborator au nevoie de ambalaje diferite.
Un exemplu simplu de buget de pierdere
Să presupunem că proiectați o legătură splitter PLC 1x16 pentru FTTH cu 2 km de modul unic-cablu fibră optică, patru perechi de conectori LC/UPC și o îmbinare prin fuziune. O estimare rezonabilă ar fi: 13,5 dB (pierdere de inserție tipică 1x16 PLC) + 0.6 dB (2 km × 0,3 dB/km la 1310 nm) + 1.2 dB (4 conectori × 0,3 dB) + 0.1 dB (o îmbinare) {{12} dB. Dacă bugetul dvs. de putere OLT/ONT este Clasa B+ (28 dB), aveți spațiu confortabil; dacă ar fi mai strâns, ar trebui să reduceți îmbinările, să scurtați cursa sau să treceți la o divizare de 1x8.
Greșeli frecvente de evitat
Prima și cea mai frecventă greșeală este tratarea unui cuplaj ca pe un simplu adaptor. Cele două sunt dispozitive care nu au legătură cu sarcini diferite. Al doilea este ignorarea pierderii de inserție și stivuirea prea multor split-uri pe o singură legătură până când receptorul rămâne fără curent. Al treilea este alegerea FBT pentru o implementare FTTH 1x32 în care PLC ar fi mult mai uniform și mai stabil. Al patrulea folosește un cuplaj proiectat pentru o fereastră de lungime de undă la o altă lungime de undă, care poate produce pierderi-în lumea reală foarte diferite. Al cincilea este amestecarea conectorilor UPC și APC fără să se gândească la consecințele reflectării.
Întrebări frecvente despre cuplele de fibră optică
Care este diferența dintre un cuplaj de fibră optică și un splitter?
Un splitter este un cuplaj utilizat pentru a împărți o intrare în mai multe ieșiri. Termenulcuplajeste mai larg deoarece acoperă, de asemenea, combinatoare, robinete și multiplexoare cu lungime de undă.
Un cuplaj de fibră optică este pasiv sau activ?
Aproape toate cuplele de telecomunicații și cabluri sunt pasive și nu necesită energie electrică. Sunt considerate active numai dispozitivele specializate, cum ar fi amplificatoarele optice și comutatoarele optice.
Ce înseamnă 1x2 într-un cuplaj de fibră optică?
Un cuplaj 1x2 are un port de intrare și două porturi de ieșire. Este cea mai simplă configurație de splitter sau robinet.
Ce înseamnă 2x2 într-un cuplaj de fibră optică?
Un cuplaj 2x2 are două intrări și două ieșiri și poate acționa fie ca un splitter, fie ca un combinator, în funcție de direcția semnalului. Este obișnuit în interferometre și setările de testare bidirecționale.
Cum aleg un raport de împărțire pentru un cuplaj de robinet?
Pentru majoritatea monitorizării-link live, o atingere 99/1 sau 95/5 este alegerea potrivită, deoarece elimină doar o mică parte de putere optică din calea principală. O atingere 90/10 este adecvată atunci când receptorul de monitorizare este mai puțin sensibil. O împărțire 50/50 este rareori răspunsul corect pentru monitorizare.
Care este pierderea tipică de inserție a unui splitter PLC 1x32?
Cele mai multe foi de date comerciale ale splitterului PLC 1x32 listează pierderile de inserție tipice între 16,5 și 17,5 dB, inclusiv diviziunea teoretică de 15 dB plus 1,5–2,5 dB de exces și pierderea conectorului. Verificați întotdeauna fișa tehnică specifică pentru modelul pe care îl cumpărați.
Pot folosi un cupla-un singur mod cu fibră multimodă?
In general nu. Cuplajele mono-mode sunt proiectate în jurul unui miez de 9 µm; fibra multimodală are un miez de 50 sau 62,5 µm. Amestecarea celor două cauzează nepotrivirea semnificativă a câmpului-modului și pierderea mare de cuplare. Utilizați un cuplaj care se potrivește cu dvsmultimodsauunic{0}modtipul de fibre.
Cuplajele de fibră optică sunt bidirecționale?
Majoritatea cuplelor pasive sunt bidirecționale. Același dispozitiv folosit pentru a împărți lumina din aval poate combina lumina din amonte atunci când este utilizat în direcția opusă, ceea ce este exact modul în care funcționează rețelele PON.
Care este diferența dintre un cuplaj WDM și un cuplaj optic standard?
Un cuplaj standard distribuie puterea fără a distinge lungimi de undă. OCuplaj WDMfolosește filtre cu film subțire-sau tehnologia AWG pentru a separa sau combina lungimi de undă specifice, ceea ce este esențial pentru sistemele CWDM și DWDM.
Ce tip de conector ar trebui să aleg pentru un cuplaj de fibră optică?
LC și SC sunt cele mai comune în implementările moderne de acces și centre de date. Lustruirea APC este preferată oriunde contează reflexia din spate, cum ar fi PON, RFoG și video analogic. Potriviți lustruirea de la ambele capete ale verigii; amestecarea UPC și APC va degrada performanța.
Concluzie
Un cuplaj de fibră optică este o componentă înșelător de simplă care susține în liniște aproape fiecare rețea optică modernă. Alegerea celui potrivit este un echilibru între numărul de porturi, raportul de împărțire, intervalul de lungime de undă, pierderea de inserție, tipul de fibră, conectorul și mediul în care va locui. Pentru un singur robinet de monitorizare sau un raport personalizat de împărțire, un cuplaj FBT este de obicei cel mai economic răspuns. Pentru FTTH, PON, LAN optic pasiv sau orice distribuție cu număr mare de -port-, un splitter PLC este alegerea mai sigură-pe termen lung. Cel mai bun cuplaj este întotdeauna cel care se potrivește bugetului de putere optică și cerințelor de fiabilitate ale rețelei pe care o deservește, nu doar cel cu cel mai mic preț unitar.
