Работа с оптикой

Оптическая связь

Принцип системы оптической связи заключается в передаче сигнала через оптоволокно к удаленному приёмнику. Электрический сигнал преобразуется в оптический и в таком виде передаётся на расстояние. В приёмном устройстве он обратно переходит в исходную электрическую форму. У волоконно-оптической связи есть множество преимуществ перед другими типами передачи информации, такими как медные жилы и системы радиосвязи.

  • Сигнал может быть передан без регенерации на большое расстояние (200 км).
  • Оптоволоконная передача не чувствительна к электромагнитным помехам. Кроме того, волокно не проводит электричество и фактически нечувствительно к радиочастотной интерференции.
  • Оптические системы обеспечивают большее количество каналов чем физические цепи.
  • Оптический кабель намного легче и тоньше чем кабель с металлическими жилами и волокна занимают в нём небольшой объём. Например, один оптоволоконный кабель может содержать 144 волокна.
  • Оптическое волокно очень надёжно.
  • У оптического волокна срок эксплуатации больше 25-и лет (по сравнению с 10 годами систем спутниковой связи).
  • Рабочие температуры для оптического волокна изменяются, но они обычно лежат в диапазоне от -40° до +80°C.

Оптический волновод — это тонкая стеклянная нить, окруженная пластиковым защитным покрытием. Нить оптоволокна состоит из двух частей: внутренняя сердцевина и наружная оболочка. Свет, введенный в стеклянную сердцевину, проходит в ней многократно отражаясь от её границы с оболочкой.

Принцип передачи:

Луч света вводится в волокно под малым углом α. Возможность оптоволокна принять свет в сердцевину (максимальное приемлемое значение угла) определяется его числовой апертурой (NA)

Где α0 — максимальный угол ввода (то есть, предельный угол между осью и углом полного отражения сердцевины), n1 показатель преломления сердцевины и n2; показатель преломления оболочки.

Ввод света в оптоволокно

Полный приемный конус оптического волокна определяется как 2α0. Распространение луча света в оптическом волокне происходит по закону Снелла-Декарта. Часть света вводится через полный приемный конус оптоволокна. Явление преломления выражается в изменении угла прохождения луча света через границу двух сред. Если α > α0, то луч полностью преломляется и выходит из сердцевины.

Отражение света

Отражение является изменением направления светового луча на границе между двумя средами. В этом случае, световой луч возвращается в сердцевину, из которой он произошел.

Если α < α0, то луч отражается и остается в сердцевине.

Преломление света

Принцип распространения:

Лучи видимой области спектра входят в оптоволокно под разными углами и идут разными путями. Луч, вошедший в центр сердцевины под малым углом, пойдёт прямо и по центру волокна. Луч вошедший под большим углом или около края сердечника пойдёт по ломаной и будет проходить по оптоволокну более медленно. Каждый путь, следуя из данного угла и точки паления даст начало моде. Поскольку моды перемещаются вдоль волокна, каждая из них до некоторой степени ослабляется.

Скорость:

Скорость, с которой свет перемещается через среду передачи определяется показателем преломления этой среды. Показатель преломления среды (n) является коэффициентом отношения скорости света в вакууме к скорости света в этой среде.

n = c/v

Где n является показателем преломления среды передачи, скорость света в вакууме (2.99792458 · 108 м\с), и v скорость света в среде передачи.

Типичные значения n для стекла используемого в качестве оптоволокна лежит между 1.45 и 1.55. Как правило, чем выше показатель преломления, тем меньше скорость в среде передачи.

Значения типичного показателя преломления разных производителей и различных типов оптоволокна:

  • Corning® LEAF®
    • n = 1.468 в 1550 нм
    • n = 1.469 в 1625 нм
  • OFS TrueWave® REACH
    • n = 1.471 в 1310 нм
    • n = 1.470 в 1550 нм

Пропускная способность:

Пропускная способность зависит от ширины частотного диапазона, на котором способно работать оптическое волокно. Пропускную способность волокна определяет максимальная информационная емкость канала, который может быть передан вдоль волокна по данному расстоянию. В многомодовом оптоволокне пропускная способность, главным образом, ограниченна модовой дисперсией; тогда как такое ограничение отсутствует для одномодовых волокон.

Пропускная способность оптической линии в зависимости от типа волокна

Волоконно-оптический кабель

Волоконно-оптический кабель (также оптоволоконный или оптико-волоконный кабель) — кабель на основе волоконных световодов, предназначенный для передачи оптических сигналов в линиях связи, в виде фотонов (света), со скоростью меньшей скорости света из-за не прямолинейности движения.

Конструкция кабеля определяется его назначением и местом прокладки: от самой простой (оболочка, пластиковые трубки с волокнами) до многослойной (например, подводный коммуникационный кабель), содержащей упрочняющие и защитные элементы.

Волоконно-оптический кабель состоит из следующих элементов:

  • Несущий трос, пруток из стеклопластика или металла, покрытого полиэтиленовой оболочкой. Служит для центрирования трубок – модулей (см. ниже) и придания жёсткости кабелю, зажимается под винт для закрепления кабеля в муфте/кроссе.
  • Двухслойные стеклянные или пластиковые волокна, возможно, покрытые одним или двумя слоями лака. Слой лака предохраняет волокна от повреждений и служит для цветовой маркировки волокон (прозрачный или цветной).
  • Пластиковые трубки, содержащие нити – световоды и заполненные гидрофобным гелем. Количество трубок варьируется от 1 и более, количество волокон в трубке – от 4 до 12, общее число волокон в кабеле – от 8 до 144 (часто 32, 48, 64). Для сохранения габаритных размеров кабеля при малом числе волокон вместо трубок могут вкладываться чёрные заглушки.
  • Оплетающая трубки плёнка, стянутая нитками и смоченная гидрофобным гелем. Обладает демпфирующими свойствами и предназначена для снижения трения внутри кабеля, дополнительной защиты от влаги, удержания гидрофобной жидкости в пространстве между модулями и др.
  • Слой из тонкой внутренней оболочки из полиэтилена, предназначенной для дополнительной защиты от влаги (может отсутствовать).
  • Слой из кевларовых нитей или брони. Броня – прямоугольный пруток или круглые проволочки, выполненные из стали (импортный кабель), гвоздевого железа (отечественный кабель) или стеклопластика (такого же, как у центрального силового элемента). Кевлар отличается малым весом и имеет допустимое растягивающее усилие 6-9 кН). Назначение кевлара – выполнение роли тросика в местах, где недопустимо возникновение наводок, например, вдоль железнодорожных путей (контактный провод, напряжение до 27.5 кВ); восприятие ветровой нагрузки. Назначение брони – защита кабеля, уложенного в грунт без защиты в виде пластиковой трубы, кабельной канализации или др.
  • Слой, представляющий собой полиэтиленовую плёнку и некоторое количество гидрофобного геля (может отсутствовать). Предназначен для дополнительной защиты от влаги.
  • Слой, представляющий собой толстую и мягкую оболочку из полиэтилена. Предназначен для защиты внутренних слоёв от воздействия окружающей среды.

Информация о расцветке волокон в кабеле, их типе и расположении в трубках не стандартизована и указывается каждым производителем в паспорте кабеля.

Оптико-волоконные кабели различают:

  • по материалу волокна;
  • по месту монтажа;
  • по условиям прокладки.

Достоинства:

  • высокая скорость передачи информации (от 1 до 10 Гбит/с на расстоянии 1 км);
  • малые потери;
  • высокая помехозащищённость (невосприимчивостью к различного рода помехам);
  • малые габаритные размеры и масса
  • возможность доводить расстояния между передающим и приёмным устройствами до 400–800 км.

Недостатки:

  • уменьшение полосы пропускания при воздействии ионизирующих излучений вследствие увеличения поглощения оптического излучения световедущей жилой;
  • трудоёмкость сварки и ослабление сигнала в месте сварного шва;
  • риск поражения сетчатки глаза световым излучением.

Типы оптоволокна:

Оптоволокно классифицируется в зависимости от количества мод (направлений луча света в сердечнике) как одномодовое или многомодовое. Тип волокна тесно связан с диаметром сердцевины.

Типы кварцевого (стеклянного) оптоволокна

Многомодовое волокно:

Многомодовое оптоволокно, из-за его большого сердечника, передаёт свет используя различные пути (моды), делая его чувствительным к модовой дисперсии.

Основное преимущество многомодового волокна — это лёгкое соединение с источниками света и с другим волокнами, что понижает стоимость источников, коннекторов и других соединений. Однако, его относительно высокое затухание и низкий предел пропускной способности приводят к уменьшению расстояния передачи.

Строение многомодового оптоволокна

Одномодовое волокно:

Преимущество одномодового оптоволокна в более высокой производительности, значительной пропускной способности и низкому затуханию. Уменьшенный диаметр сердечника одномодового волокна ограничивает проходящий свет только одним направлением и полностью устраняет модовую дисперсию.

С надлежащими компонентами компенсации дисперсии, одномодовое волокно может передать поток в 10 и 40 Гбит/с или выше на большие расстояния. Системная пропускная способность такого волокна может быть увеличена за счёт использования нескольких частот излучения, вводя различные сигналы на немного разных длинах волн в одно волокно (wavelength division multiplexing — WDM).

Малый размер сердечника требует более дорогого источника света и системы стабилизации. Кроме того, подключение и сварка несколько сложнее. Тем не менее, для высокопроизводительных систем или для систем протяжённостью больше, чем несколько километров одномодовое волокно — это лучшее решение.

Типичные размеры сердечника одномодового волокна колеблятся от 8 до 12 мкм и оболочки 125 мкм. Показатель преломления одномода обычно 1.465.

Строение одномодового оптоволокна

Малый диаметр сердечника одномодового волокна делает невозможным распространение множества мод поэтому в таком волокне распространяется только один луч света.

Диаметр поля моды:

Диаметр поля (MFD) одномодового волокна может быть выражен как часть оптоволокна, где передаётся большая часть энергии света.

MFD больше диаметра сердцевины. Волокно с сердцевиной в 8 мкм может иметь MFD в 9,5 мкм. Это явление происходит, из-за того, что часть энергии света передаётся через оболочку.

Поле моды одномодового волокна

Большой MFD менее чувствителен к боковым отклонениям на соединениях, но более чувствителен к потерям на изгибах волокна в кабельных муфтах и кроссах.

Эффективная область:

Эффективной областью это другой термин, используемый для определения диаметра модового поля. Эффективной областью называется область оптоволокона соответствующая диаметру поля моды.

Эффективная область одномодового оптоволокна

Эффективная область (или полевой диаметр моды) непосредственно влияет на нелинейные эффекты, которые зависят от плотности питания введённого в волокно света. Чем выше плотность питания, тем больше подавление нелинейных эффектов.

Эффективная область определяет плотность света. Для определённого уровня мощности, маленькая эффективная область обеспечивает высокий уровень плотности энергии света. Впоследствии, для большей эффективной области, питание лучше распределено, и его плотность менее важна. По-другому, чем меньше эффективная область, тем больше подавление нелинейных эффектов. Эффективная Область стандартного одномодового волокна приблизительно 80 мкм и может быть уменьшена до 30 мкм для компенсации.

Значение эффективная области волокна иногда включена в маркировку, такую как Corning LEAF (для волокна с большой эффективной областью).

Анализ одномодового и многомодового волокна:

Передача света:

В передача света по оптическому волокну используется три основных элемента: передатчик, приёмник, и среда передачи, которая и передает сигнал. Использование оптоволокна добавляет в эту систему затухание и дисперсию. Затухание заставляет увеличивать мощность передатчика, чтобы к приёмнику дошёл приемлемый уровень сигнала. Дисперсия, со своей стороны, ограничивает пропускную способность передаваемых по волокну данных.

Оценка потерь в волокне:

Для оценки полного затухания сигнала необходимо учитывать потери на пассивных компонентах и стыках оптической линии, эти потери должны быть добавлены к затуханию в волокне. Они определяются для нужной длины волны как отношение входной мощности сигнала к мощности на выходе. Значение обычно выражается в децибелах (дБ).

Механизмы потерь в волокне

Микро- и макроизгибы:

Микро- и макроизгибы являются типичными проблемами в смонтированной кабельной системе, потому что они могут вызвать дополнительную потерю мощности сигнала.

Микроизгиб происходит, когда сердечник волокна отклоняется от оси, что может быть вызвано производственными дефектами, механическими деформациями во время прокладки кабеля, а также изменениями внешней среды (температура, влажность, или давление) во время эксплуатации оптоволокна. Реальная трасса "μс" предполагает наличие микроизгиба.

Макроизгиб предполагает изгиб волокна радиусом большее чем 2-миллиметра. График ниже показывает влияние изгиба с определённым радиусом (R) на потерю сигнала при разных длинах волны.

Эффекты от микро- и макроизгибов на оптоволокне

Дисперсия:

Другой фактор, который искажает сигнал во время передачи — дисперсия, которая уменьшает эффективную пропускную способность передачи. Основные типы дисперсии: модовая дисперсия, хроматическая дисперсия, и поляризационная дисперсия.

Типы оптоволоконной дисперсии

Межмодовая дисперсия обычно происходит в многомодовом оптоволокне. Когда короткий световой импульс вводится в волокно в пределах числовой апертуры, вся энергия не достигает конца оптоволокна одновременно. Разные моды переносят энергию по разным длинам. Например, многомодовое волокно с сердечником в 50 мкм имеет несколько сотен мод. Это импульс, распространяясь по разным длинам светового пути вызывает межмодовую дисперсию, или более просто, многомодовую дисперсия.

Расширение импульса в многомодовом оптоволокне

Хроматическая дисперсия (Chromatic Dispersion — CD) происходит, потому что световой импульс имеет разные длины волны, каждый перемещается по волокну на различных скоростях. Различные скорости распространения расширяют импульс, и когда он достигает приёмника — в нём уменьшается отношение сигнал-шум (SNR) и увеличиваются битовые ошибки.

Хроматическая дисперсия вызывается различными длинами волны в источнике света

Хроматическая дисперсия этого волокна представляет относительную задержку прибытия (в пикосекундах — пс) два компонента длины волны отделяются на один нанометр (нм). Далее рассмотрены четыре параметра:

  • Значение хроматической дисперсии выражается для данной длины волны, выраженной в пс/нм (хроматическая дисперсия может изменяться как функция длины волны).
  • Коэффициент хроматической дисперсии (D) — значение нормализуется к расстоянию, обычно один километр, выражается в пс/(нм·км).
  • Наклон хроматической дисперсии (S) — Представляет количество изменения дисперсии как функции к длине волны, выражается в пс/нм².
  • Наклон коэффициента хроматической дисперсии — нормализуется к расстоянию, обычно на один километр, выражается в пс/(нм²·км)

Длина волны нулевой дисперсии λ0, выражается в нм, является длинной волны с хроматической дисперсией равной нулю. Работа в этой длине волны не вызывает хроматическую дисперсию, но создаёт проблемы для систем DWDM, использующих смешивание света с четырьмя длинами волн. Наклон хроматической дисперсии в этой длине волны считается как нулевым дисперсионным наклоном (S0).

Оба коэффициента дисперсии (стандартизированы к одному километру) и наклон зависит от длины волокна. Хроматическая дисперсия прежде всего зависит от технологии производства. Производители оптического кабеля учитывают хроматическую дисперсию, разрабатывая различные типы волокна для разных целей и потребностей, таких как стандарт волокна со смещённой дисперсией или ненулевая смещённой дисперсией.

Поляризационная модовая дисперсия (PMD) является основным свойством одномодовых волокон влияющая на скорость передачи данных.

PMD происходит из-за разных скоростей распространения энергий одной длины волны, но разной поляризации с перпендикулярными осями (показано в схеме ниже).

Основными причинами PMD является некруглость сердцевины и внешние воздействия на волокно (макро-изгиб, микро изгиб, скручивая, и температурные изменения).

PMD (дифференциальная групповая задержка) эффекты в волокне

Применительно к PMD используется такое понятие как среднее значение дифференциальной групповой задержки (diferential group delays — DGD) и выражаются в пикосекундах (пс). Он может также быть использован как коэффициент PMD, который связывается с квадратным корнем от расстояния и выражается в ps/vкм.

PMD (обозначают DGD) расширяет импульс передачи при передаче по волокну. Это явление вносит искажения, увеличивая коэффициент битовых ошибок (BER) оптической системы.

Влияние PMD ограничивает скорость передачи связи. Важно учитывать значение PMD волокна чтобы вычислить пределы скорости передачи оптического канала.

Модули SFP

SFP (англ. Small Form-factor Pluggable) — промышленный стандарт модульных компактных приёмопередатчиков (трансиверов), используемых для передачи и приема данных в телекоммуникациях.

Модули SFP используются для присоединения платы сетевого устройства (коммутатора, маршрутизатора или подобного устройства) к оптическому волокну или неэкранированной витой паре, выступающим в роли сетевого кабеля. Трансиверы предназначены для преобразования электрических сигналов в оптические для последующей передачи по волоконно-оптической линии и последующего оптоэлектронного преобразования на приеме. Сейчас наиболее популярным стандартом сменных оптических трансиверов стали SFP модули (англ. Small Form-factor Pluggable). Они представляют собой малогабаритные конструкции в металлическом корпусе (для механической защиты и электромагнитного экранирования) с выводами для подключения к слотам активного оборудования. Также в модуле имеется два оптических порта: излучателя (Tx) и фотоприемника (Rx) для работы в двухволоконном режиме. В одноволоконных SFP есть только один оптический порт, а направление передачи и приема разделяется внутри модуля с помощью встроенного WDM-мультиплексора (BOSA, Bidirectional Optical Sub-Assemblies). В таком случае трансиверы работают в паре на двух длинах волн.

Стандарт SFP предусматривает передачу информации со скоростью 1Гбит/с с возможностью передачи 100 Мбит/с либо только 100 Мбит/с. Для передачи более высокоскоростных потоков в дальнейшем были разработаны SFP+ (10 Гбит/с), XFP (10 Гбит/с), QSFP+ (40 Гбит/с), CFP (100 Гбит/с). Однако при более высоких скоростях производится обработка сигналов на более высоких частотах. Это требует большего теплоотвода и, соответственно, больших габаритов. Поэтому, собственно, форм-фактор SFP сохранился еще только в модулях SFP+.

Тип излучателя (Transmitter type).

Как правило, в качестве излучателей используются лазерные диоды, тип которых зависит от типа волокна, а также требуемой мощности и узкополосности. Лазеры Фабри-Перо (FP) отличаются средней мощностью, широким спектром излучения и относительно невысокой стоимостью. Они используются с одномодовыми (на длине волны 1310 нм, реже – 1550 нм) и многомодовыми волокнами (на длинах волн 850 нм и 1300 нм) при длинах линий от нескольких сотен метров до нескольких километров и скоростях передачи 100 Мбит/с и 1 Гбит/с. Вертикально-излучающие лазеры (VCSEL) были разработаны для локальных оптических сетей. Они отличаются невысокой стоимостью, узким спектром и работают, как правило, с многомодовыми волокнами на длине волны 850 нм при передаче потоков 1 Гбит/с и 10 Гбит/с на расстояния в несколько сот метров. Динамические одномодовые лазеры с распределенной обратной связью (DFB) отличаются узким спектром при средней и большой мощности. Технология производства с подавлением боковых мод излучения определяет стоимость большую, чем у двух предыдущих типов лазеров. Предназначены они для работы с одномодовыми волокнами на длинах волн 1310 нм и 1550 нм, при передаче информации со скоростью 1 Гбит/с, 10 Гбит/с и более на расстояния в десятки километров (с усилителями – несколько сот километров). Такие излучатели используются и в CWDM системах. Самые сложные и дорогостоящие лазеры с внешним резонатором (EML) отличаются исключительно узким спектром. Это принципиально важно при передаче высокоскоростных потоков (10 Гбит/с, 40 Гбит/с, 100 Гбит/с) на большие расстояния, особенно на длине волны 1550 нм, где в волокнах достаточно большая хроматическая дисперсия. Узкополосные лазеры EML используются также в системах спектрального мультиплексирования CWDM и DWDM. Следует отметить, что далеко не всегда производители указывают в спецификациях тип излучателя.

Тип волокна (Fiber type).

Для передачи оптических сигналов, как правило, используют два основных типа волокон: многомодовое (ММ) и одномодовое (SМ). Соответственно излучатель и фотодетектор оптического трансивера должны быть предназначены для работы с одним из этих двух типов волокон. Обычно это отражается в их маркировке и технической спецификации. Особенности типов волокон (например, ОМ3, ОМ4 – для многомодовых или DS, NZFSF, BIF – для одномодовых) учитываться не должны. Другое дело что коэффициент затухания, коэффициент хроматической дисперсии, коэффициент широкополосности (только для ММ) и прочие параметры применяемых типов волокон должны обязательно учитываться при расчете бюджета мощности, суммарной дисперсии, длины линии и т.д.

Количество оптических портов.

В двухолоконных оптических трансиверах используется два порта: оптический излучатель (Tx, Transmitter) и фотоприемник (Rx, Receiver). Такие модули используют для передачи в двух разных направлениях два волокна и одну рабочую длину волны. В последнее время значительно чаще применяются одноволоконные трансиверы с одним оптическим портом. Они работают, что называется «в паре»: передача в двух разных направлениях по одному волокну идет на двух рабочих длинах волн. Сигналы передачи и приема разделяются внутри модуля с помощью встроенного WDM-мультиплексора.

Центральная длина волны (Transmitter Central Wavelength).

Это — длина волны, на которой передается наибольшая мощность излучения. Для лазеров типа DFB и EML она практически совпадает с пиковой длиной волны. Обычно для передачи сигналов используются длины волн локальных минимумов затухания («окон прозрачности») в оптических волокнах: 850 нм или 1310 нм – для многомодовых волокон; 1310 нм или 1550 нм – для одномодовых. Для оптических трансиверов CWDM, DWDM длина волны соответствует сетке частот, указанных в Рекомендациях ITU-T G.694.2 и G.694.1 соответственно (см. таблицу 1).

Тип оптического разъема (Connector type).

Для подключения к оптической линии могут использоваться самые разнообразные типы разъемов. Сейчас в сетях Ethernet наиболее популярны малогабаритные разъемы типа LC (в двухолоконных и одноволоконных модулях), а также SC (только в одноволоконных модулях).

Классификация оптических разъемов в целом одинакова и основана на следующих параметрах:

  • стандарт коннектора (разъема);
  • тип шлифовки;
  • тип волокна (одномодовое или многомодовое);
  • тип коннекторов (одинарный или дуплекс).

Тип разъема SC используется как для многомодового волокна, так и одномодового. Диаметр наконечника 2,5 мм, материал - керамика. Корпус коннектора выполнен из пластика. Фиксация коннектора осуществляется поступательным движением с защелкиванием.

Разъем SC

Таблица 1

LC за счет малого размера применяется для кроссовых соединений в офисах, серверных и т.п. - внутри помещений, там, где требуется высокая плотность расположения разъемов.

Диаметр наконечника разъема 1,25 мм, материал - керамика. Фиксация разъема происходит за счет прижимного механизма - защелки, аналогично разъему типа RJ-45, которая исключает непредвиденное разъединение.

При использовании дуплексных патчкордов возможно соединение коннекторов клипсой. Используется для многомодовых и одномодовых волокон.

Разъем LC

Типы полировки (шлифовки) оптоволоконных разъемов.

Шлифовка или полировка оптоволоконных разъемов служит для обеспечения идеально плотного соприкосновения сердечников оптоволокна. Между их поверхностями не должно быть воздуха, так как это ухудшает качество сигнала.

На данный момент используются такие типы полировки, как PC, SPC, UPC и APC.

PC — Physical Contac. Прародитель всех остальных видов полировки. Разъем, обработанный методом PC (в том числе вручную), представляет собой скругленный наконечник.

В первых вариациях полировки был предусмотрен исключительно плоский вариант коннектора, однако жизнь показала, что плоский вариант дает место воздушным зазорам между световодами.

В дальнейшем торцы коннекторов получили небольшое закругление. В класс PC входят заполированные вручную и изготовленные по клеевой технологии коннекторы. Недостаток данной полировки заключается в том, что возникает такое явление как «инфракрасный слой» — в инфракрасном диапазоне происходят негативные изменения на торцевом слое. Данное явление ограничивает применение коннекторов с такой полировкой в высокоскоростных сетях (>1G).

Полировка типа PC оптических разъемов

Обратите внимание, на рисунке видно, что соединение коннекторов с плоским торцом чревато, как упоминалось ранее, возникновением воздушной прослойки. В то время как скругленные торцы соединяются более плотно.

Данный тип полировки может применяться в сетях небольшой дальности, предполагающих небольшую скорость передачи данных.

SPC — Super Physical Contact. По сути, та же PC, только сама полировка является более качественной, т.к. она уже не ручная, а машинная. Также был сужен радиус сердечника и материалом наконечника стал цирконий. Дефекты полировки, конечно, снизить удалось, однако проблема инфракрасного слоя осталась.

UPC- Ultra Physically Contact. Данная полировка осуществляется уже сложными и дорогими системами управления, в результате чего проблема инфракрасного слоя была устранена, а параметры отражения значительно снижены. Это дало возможность коннекторам с данной полировкой применяться в высокоскоростных сетях.

UPC - почти плоский (но не совсем) разъем, который производится с применением высокоточной обработки поверхности. Дает отличные показатели отражательной способности (по сравнению с PC и SPC), поэтому активно применяется в высокоскоростных оптических сетях.

Коннекторы с этим типом разъема чаще всего - синие.

Разъем с полировкой типа UPC

АРС — Angled Physically Contact. На данный момент считается, что наиболее действенным способом снижения энергии отраженного сигнала является полировка под углом 8-12°. Такая полировка поверхности дает самые лучшие результаты. Обратные отражения сигнала практически сразу покидают оптоволокно, и благодаря этому снижаются потери. В таком исполнении отраженный световой сигнал распространяется под большим углом, нежели вводимый в волокно.

Разъемы с полировкой APC применяются в сетях с высокими требованиями к качеству сигнала: передача голосовых, видеоданных. Как пример - кабельное телевидение.

Коннекторы с этим типом разъема - зеленого цвета.

Разъем с полировкой типа APC

Коннекторы с шлифовкой APC не подходят к разъемам с другой полировкой (PC, SPC, UPC) и вызывают взаимное повреждение.

Полировки PC, SPC, UPC взаимно совместимы.

Сравнение внешнего вида разъемов с полировками UPC и APC

Сращивание оптических волокон

Самая высокотехнологичная часть работы, но при выполнении ряда условий, сложного здесь ничего нет. Современные аппараты для сварки оптических волокон, в основном автоматические и процесс сварки сопровождается подсказками. Итак, что нужно для сварки:

  1. Стриппер для удаления 900 и 250 мкм покрытия с ОВ.
  2. Прецизионный скалыватель.
  3. Аппарат для сварки ОВ.
  4. КДЗС.
  5. Безворсовые салфетки./li>
  6. Спирт.

Удаление защитного покрытия:

  1. при помощи стриппера с ОВ удаляем защитное покрытие на длину 3-4 см при использовании скалывателя оснащенного контейнером для осколков, и на 5-10 см, при использовании скалывателя без контейнера;
  2. протираем спиртом волокно для удаления остатков покрытия;
  3. не забываем предварительно надеть на одно из волокон КДЗС!!!

Изготовление скола ОВ:

  1. ОВ зачищенное на определенную длину, хорошо протертое безворсовой салфеткой до скрипа (пальцами не касаемся стекла), закладываем в скалыватель. Волокна в лаковой оболочке (250 мкм) закладываем в тонкую канавку, а пиг-тейлы (900 мкм) – в толстую.
  2. Границу между лаковым покрытием и стеклом отмеряем с помощью линейки на скалывателе. Необходимое значение выбирается исходя из используемого аппарата и КДЗС.
  3. Скалывание ОВ производим для получения ровной плоскости скола плавным, но уверенным нажатием рычага скалывателя. Качество скола напрямую влияет на результат сварки.

Возможные дефекты скола:

Причинами плохого скола, могут быть:

  • неправильная укладка ОВ в направляющую канавку скалывателя;
  • загрязнение рабочих поверхностей скалывателя, осколки в зажимах;
  • износ ножа.

Аппарат для сварки ОВ:

Сварочный аппарат для оптических волокон берёт на себя весь процесс сведения (юстировки) и сварки волокон, наша задача лишь подготовить их и заложить в аппарат, а затем достать, надвинуть термоусадочную гильзу КДЗС и заложить в печку. Порядок действий:

  • Очищенные, сколотые волокна с заранее надетой защитной гильзой КДЗС закладываем в аппарат, фиксируем зажимами.
  • Аппарат сам (или по нажатию кнопки) начинает их сводить, пока не увидит в оптическую систему, состоящую из камер-микроскопов и зеркал на внутренней поверхности крышки.
  • Когда оба волокна в поле зрения камер, аппарат даёт короткую слабую дугу, «сдувающую» с волокон микропылинки, которые обычно остаются несмотря на любую протирку.
  • Если волокна чистые и сколы хорошие, он начинает их сводить прецизионными моторами по трём координатам — сначала грубо, потом точно. Если с волокнами непорядок — говорит нам об этом (пишет на экране и подаёт сигнал писком) и отказывается продолжать варить.
  • Когда волокна сведены и подвинуты почти вплотную друг ко другу, где-то на секунду-две включается основная мощная дуга, в которой волокна разогреваются, и происходит процесс сращивания. После выключения дуги место сварки за долю секунды остывает.
  • Аппарат оценивает по картинке качество соединения, а также на просвет пытается примерно определить затухание на получившейся сварке. Информация о сварке (дата, время, затухание) сохраняется в памяти, не обнуляемый счётчик сварок увеличивается на единицу.
  • Аппарат с дозированным усилием пытается развести сваренные волокна обратно, если при этом сварка не порвалась — тест прочности пройден.
  • Спаянное волокно аккуратно достаем, надвигаем гильзу КДЗС и кладём в печку, где КДЗС усаживается, защищая место сварки (таймер печки выставляем 15-20 сек).
  • Волокно с горячей КДЗС достаётся и кладётся на специальную полочку для охлаждения.

Если положить её на стол, горячий пластик прилипнет. В горячем виде запихивать в ложемент на кассете нельзя — легко сломать волокно под ещё мягким пластиком.

КДЗС — это одноразовая составная гильза-термоусадка, защищающая место сварки.

КДЗС

Существует три типоразмера: КДЗС-60; КДЗС-45; КДЗС-40. Но массово идут муфты/кроссы с кассетами, рассчитанными на КДЗС длиной 40 или 45 мм. Такие КДЗС лучше: требуют меньше времени на усадку, занимают в кассете меньше места.

Сваренное остывшее волокно (или сразу весь сваренный модуль) укладывается в кассету. Укладку можно производить разными способами: либо сначала уложить КДЗС в ложемент, а потом уложить одну и вторую петлю волокон, либо начать с одной из петель волокна, дойдя до КДЗС, уложить КДЗС и потом уложить оставшуюся длину волокна. В любом случае следует проявлять аккуратность, чтобы не повредить укладываемое и другие волокна и уложить волокно ровно. Если волокна перед сваркой не были отмерены и подрезаны, то после сварки волокно может лечь в кассету неаккуратно или вовсе не лечь. При укладке очень важно соблюдать радиусы изгиба, не допускать слишком сильных перегибов и зажатий волокна, так как такой перегиб будет источником сильного затухания сигнала. Если где-то ошиблись с отмериванием и волокна нормально не ложатся — лучше пусть будут приклеены к кассете изолентой, чем натянуты на направляющих с сильными изгибами.

Данная статья имеет ознакомительный характер, для более глубокого изучения данной темы, рекомендуем обратиться в профильные учебные центры.

Подбор оптического кабеля для коммутаторов TFortis PSW