Co je tlumič optických vláken?

A optický atenuátorje pasivní zařízení navržené tak, aby záměrně snižovalo úroveň výkonu optického signálu šířícího se vláknovým spojem. Na rozdíl od zesilovačů, které zesilují signály, atenuátory fungují tak, že do přenosové cesty vnášejí řízenou ztrátu-měřenou v decibelech (dB)-. Základní fyzika zahrnuje mechanismy absorpce, rozptylu nebo přemístění, které rozptylují fotonickou energii předvídatelným, kalibrovaným způsobem. Tyto komponenty nacházejí své primární využití v jednorežimové optické infrastruktuře, kde vysoce výkonné laserové zdroje běžně generují výstupní úrovně schopné saturovat nebo poškodit citlivé obvody fotodetektoru.

Tady je něco, co lidi zaskočí. Utratíte tisíce za vybudování optické sítě s minimálními ztrátami, posedlíte kvalitou spojů a čistotou konektorů-a pak je signál příliš silný.

Přetížení přijímače je skutečný fenomén. Když optický výkon překročí provozní práh fotodiody, detektor se nasytí. Klipy zesilovače. Špička bitové chybovosti. V analogových systémech, jako je distribuce CATV, se objevují produkty zkreslení, které znatelně snižují kvalitu obrazu. Ironii neztratili technici v terénu, kteří strávili kariéru bojem s útlumem, jen aby zjistili, že nyní potřebují nějaké přidat.

Provozní rozsah přijímače leží mezi dvěma hranicemi: citlivost na spodním konci (kde šum převyšuje signál) a přetížení na horním konci (kde saturace kazí data). Většina datových listů uvádí tyto limity jasně-něco jako -30 dBm až -15 dBm pro citlivost a přetížení. Chybí buď hraniční, ani výkonnostní tanky.

Mechanismy se liší více, než byste čekali.

Tlumiče ztrát-mezeryvyužívat záměrný vzduchový prostor mezi konci vláken. Světlo vycházející ze vstupního vlákna se šíří, když překračuje mezeru; pouze část se spojuje s přijímacím jádrem. Jednoduchá fyzika. Čím větší je mezera, tím vyšší je útlum,-i když tento přístup přináší problémy s odrazem, které jsou v určitých aplikacích nesmírně důležité.
Dopované vláknoje preferovaným řešením ve většině komerčních pevných atenuátorů. Výrobci zavádějí kovové ionty do segmentu krátkých vláken a vytvářejí absorpci, která přeměňuje optickou energii na teplo. Hodnota útlumu zůstává pozoruhodně stabilní i přes teplotní výkyvy a nevyvolává problematické zpětné-odrazy. Najdete je uvnitř těchto kompaktních tlumičů typu zástrčky-do{5}}samice{6}}, které osazují propojovací panely všude.
Filtry s neutrální hustotouse projeví ve variabilních tlumičích a testovacích zařízeních. Částečně neprůhledný prvek je umístěn v kolimované dráze paprsku mezi dvěma zaostřovacími čočkami. Posuňte prvek hlouběji do paprsku a útlum se zvýší. Nastavení vyžaduje přesné zarovnání, ale poskytuje -nezávislý výkon na vlnové délce v širokém spektrálním rozsahu-, který je kritický pro testování DWDM, kde C- pásmo pokrývá více kanálů.

Existuje také trik s obalem trnu. Omotejte jeden-propojovací kabel několikrát kolem tužky a způsobíte ztrátu ohybu. Technici to používají v sevření po celá desetiletí. Funguje to. Je to zdarma. Prodejci vláken to nenávidí, protože malé-ohyby s poloměrem zatěžují sklo a mohou způsobit dlouhodobé-problémy se spolehlivostí. Ale když řešíte problémy ve 2 hodiny ráno a nemáte správný pevný útlumový článek, uděláte, co musíte udělat.

Pevné atenuátory poskytují nastavenou hodnotu útlumu – 1 dB, 5 dB, 10 dB, 20 dB, bez ohledu na požadavky aplikace. Jsou levné, spolehlivé a nevyžadují žádné úpravy. Konstruktéři systému vypočítají rozpočet výkonu během plánování, specifikují požadovaný útlum pro centrální výkon přijímače v provozním rozsahu a nainstalují vhodný pevný útlum. Hotovo.

Matematika není složitá. Výstup vysílače mínus ztráta kabelového zařízení mínus pevná hodnota atenuátoru by se měla rovnat něčemu pohodlně v rámci provozního okna přijímače. Ponechte rezervu pro stárnutí konektoru a kolísání teploty-možná 3 dB na obě strany nominální hodnoty.

Variabilní atenuátory otevírají různé možnosti. Samozřejmě na nich záleží. Optický inženýr charakterizující citlivost přijímače potřebuje rozmítat útlum v širokém rozsahu při monitorování BER. Ruční variabilní tlumiče s nastavovacími šrouby zvládají práci na stole; motorizované verze se integrují do automatizovaných testovacích systémů, kde produktivita ospravedlňuje vyšší cenu.

Proměnné se ale objevují i v nasazených systémech. Erbiové-vláknové zesilovače s příměsí-v dálkových sítích vyžadují vyrovnání výkonu kanálu. Různé vlnové délky v systému DWDM dosahují prostřednictvím zesilovače různého zesílení-jevu zvaného naklonění zesílení. Variabilní optické atenuátory (VOA) na-kanálové bázi umožňují síťovým operátorům zploštit výstupní spektrum. Některé z těchto VOA reagují elektronicky pomocí MEMS mikrozrcadel nebo prvků z tekutých krystalů, které upravují útlum na základě řídicích signálů ze systémů správy sítě.

Rozhraní konektoru určuje, kam lze atenuátor fyzicky nainstalovat. Tlumiče LC, SC, FC, ST-se dodávají ve všech standardních konfiguracích. Přizpůsobte konektor atenuátoru vašemu instalovanému zařízení. Jasné, ale stojí za to uvést.

Muž-na-ženu (styl zástrčky)

atenuátory se vkládají přímo do přijímače mezi port propojovacího panelu a vstup zařízení. Toto je nejběžnější konfigurace nasazení. Atenuátor představuje samčí konektor, který se zapojuje do samičí zásuvky přijímače, a samičí adaptér přijímá příchozí patchcord.

Žena-na{1}}ženu (styl přepážky)

atenuátory nahrazují standardní spojovací adaptér. Oba porty akceptují samčí konektory. Tyto fungují dobře v propojovacích panelech, kde chcete, aby byl útlum zabudován do propojení, spíše než aby se houpal na zařízení.

Tlumiče v řadě-

integrovat do samotných patchcordů. Vypadají jako běžné optické kabely s malým pouzdrem někde po délce. Čistší instalace. Žádná samostatná komponenta ke sledování nebo spouštění.

Pro aplikace APC (úhlový fyzický kontakt) záleží na typu lesku konektoru. Atenuátory APC se spojují s konektory APC; smíchání APC a UPC vede ke katastrofě. 8-úhlový řez na koncových plochách APC zabraňuje spárování s plochými-leštěnými konektory UPC – ale lidé to přesto zkoušejí a výsledné poškození může kontaminovat celé segmenty propojení úlomky.

fiber optic attenuator

Ne všechny atenuátory fungují stejně. Několik parametrů odděluje adekvátní komponenty od přesných přístrojů.

Přesnost útlumu

popisuje, jak blízko se skutečná ztráta shoduje s nominální hodnotou. 10 dB atenuátor může v praxi měřit 9,7 dB nebo 10,4 dB. Specifikace tolerance se obvykle pohybují v rozmezí ±0,5 dB pro nízké hodnoty a ±5 % pro vyšší útlum. Přesné testovací atenuátory to značně zpřísní-až na ±0,05 dB pro nástroje kalibrační{10}}třídy.

Návratová ztráta

kvantifikuje zpětné-reflexe. Nízká zpětná ztráta znamená vysokou odrazivost-špatná zpráva pro laserové vysílače citlivé na optickou zpětnou vazbu. Často se zde potýkají tlumiče-ztrát. Návrhy s dopovanými-vlákny vynikají a běžně dosahují 50+ dB zpětné ztráty. U analogových videosystémů nebo zařízení pro koherentní přenos mohou specifikace odrazivosti způsobit nebo přerušit nasazení.

Závislost na vlnové délce

ovlivňuje širokopásmové aplikace. Atenuátor optimalizovaný pro 1550 nm může vykazovat různé ztráty při 1310 nm. Zkontrolujte technický list. Většina komerčních atenuátorů funguje přiměřeně napříč oběma okny, ale domněnky přivádějí lidi do problémů.

Manipulace s výkonem

se stává kritickým u vysokovýkonných-zesilovačů. Konektorové atenuátory absorbují energii na konci vlákna a extrémní hustota výkonu může poškodit rozhraní. Konstrukce rozšířeného-paprsku zvládá vyšší výkon tím, že rozloží paprsek na větší plochu, než dojde k útlumu.

Jedno{0}}režimové systémy dominují používání atenuátoru, protože jedno{1}}režimové laserové zdroje produkují dostatečný výkon, aby způsobovaly problémy. Kombinace úzkého průměru jádra a koherentního laserového výstupu vytváří vysoké hustoty výkonu, které fotodetektory nemohou vždy tolerovat,-zejména u krátkých spojů, kde dochází k minimálním ztrátám kabelů.

Multimódové aplikace zřídka potřebují atenuátory. LED zdroje a VCSEL napájející multimódové spoje jednoduše nevydávají dostatečný optický výkon k přetížení přijímačů, a to ani na minimální vzdálenosti. Větší průměr jádra rozděluje výkon mezi více režimů šíření a omezení výstupu zdroje dále snižuje riziko přetížení.

To znamená, že existují multimódové atenuátory. Některé testovací scénáře je vyžadují. A některé vysoce-výkonné multimódové vertikální-kavitové lasery v propojení moderních datových center posouvají hranice, ke kterým se dřívější generace nepřibližovaly.

Jedna komplikace: ztráta-závislá na režimu. Atenuátory využívající prostorové filtrování (jako jsou návrhy proměnných typu blade{2}}) ovlivňují různé režimy odlišně. Režimy vyššího-řádu pohybující se poblíž hranice jádra-zaznamenají větší útlum než základní režimy soustředěné v centru jádra. Díky této závislosti na režimu je přesné měření útlumu ve vícevidových systémech složité.

Umístěte atenuátory na konec spoje s přijímačem. To není svévolné.

Umístěním atenuátoru na vysílač dosáhnete snížení výkonu, ale způsobíte potíže při testování. Přijímaný výkon nemůžete pohodlně měřit, aniž byste něco odpojili. Nemůžete ověřit, že atenuátor poskytuje správnou ztrátu, aniž byste přešli na vzdálený konec.

U přijímače se váš měřič výkonu připojí přímo tam. Změřte s nasazeným atenuátorem. Měřte bez něj. Ověřte, že delta odpovídá očekávání. V případě potřeby upravte (pro variabilní typy). Jednoduchý pracovní postup.

Umístění přijímače také řeší odrazivost. Jakýkoli zpětný-odraz od atenuátoru musí projít celou délkou spoje, než dosáhne vysílače-a bude tlumen ztrátou kabelového systému. Umístěte atenuátor na vysílač a odrazy se nerušeně vracejí přímo do dutiny laseru. Některé vysílače to zvládají dobře; jiné znatelně destabilizují.

Zvažte typický scénář. Výstup vašeho vysílače je minimálně 0 dBm. Přijímač specifikuje provozní rozsah -15 až -30 dBm, což znamená, že přetíží nad -15 dBm a klesne pod citlivost pod -30 dBm.

Ztráta vašeho kabelového zařízení je celkem 7 dB. Konektory, spojky, útlum vláken-vše v sobě.

Bez zásahu se přijímaný výkon rovná výstupu vysílače mínus ztráta: 0 dBm mínus 7 dB se rovná -7 dBm. To je nad prahem přetížení -15 dBm. Přijímač se nasytí.

Přijímaný výkon musíte snížit na přibližně -20 dBm až -25 dBm – pohodlně v provozním rozsahu s rezervou. Cíl: -22 dBm.

Požadovaná celková ztráta: 0 dBm mínus (-22 dBm) se rovná 22 dB. Už máte 7 dB z kabelovny. Potřebný dodatečný útlum: 22 minus 7 se rovná 15 dB.

Nainstalujte na přijímač 15 dB pevný atenuátor. Ověřte pomocí měřiče výkonu. Jděte dál.

Kromě trvalé instalace plní atenuátory kritické role při kvalifikaci systému a odstraňování problémů.

Testování výkonové rezervyurčuje, jak velkou dodatečnou ztrátu může spojení tolerovat, než selže. Vložte variabilní atenuátor. Zvyšte útlum při sledování BER nebo ztráty paketů. Všimněte si místa, kde se objevují chyby. Rozdíl mezi touto prahovou hodnotou a normálním provozním výkonem představuje rezervu-bezpečnostní vyrovnávací paměti, která chrání před degradací konektoru, poškozením kabelu nebo stárnutím zdroje.
Ověření citlivosti přijímačepotvrzuje, že zařízení splňuje specifikace. Kalibrovaný útlum umožňuje přesné řízení optického výkonu na detektoru při měření výsledného BER. Automatizované testovací systémy procházejí úrovněmi výkonu a generují charakteristické „vanové“ křivky, které definují výkon přijímače.
Testování ekvalizace kanálův systémech WDM vyžaduje selektivní útlum jednotlivých vlnových délek. Specializované vícekanálové bloky atenuátoru, někdy integrované se selektivními přepínači{1}} vlnové délky, umožňují technikům simulovat různé scénáře naklonění zisku a ověřit, zda monitorovací a kompenzační systémy reagují správně.

fiber optic attenuator

Lidé zapomínají počítat se ztrátou vložení atenuátoru. Dokonce i nastavení „0 dB“ na proměnném útlumovém členu přináší určitou základní ztrátu-možná 0,5 až 1,5 dB v závislosti na konstrukci. Zahrňte to do výpočtů.

Kontaminace zabíjí atenuátory rychleji než zneužití. Koncová plocha je odkrytá na rozhraní konektoru a shromažďuje prach a oleje z otisků prstů stejně jako jakýkoli jiný konektor. Před instalací zkontrolujte a vyčistěte. Když se nepoužívá, používejte správné uzávěry.

Polarizace-závislá ztráta (PDL) překvapuje lidi v koherentních systémech. Některé konstrukce atenuátoru vykazují různé ztráty v závislosti na stavu polarizace vstupu. U systémů s modulací intenzity-se standardními protokoly si toho nikdo nevšimne. Pro koherentní detekci s polarizačním multiplexováním vytváří PDL skutečné problémy.

Posun vlnové délky ve sloučeninách testovaných zdrojů s chováním atenuátoru -závislým na vlnové délce. Váš zdroj 1550 nm může ve skutečnosti vydávat 1553 nm v závislosti na teplotě. Pokud specifikace atenuátoru předpokládá 1550 nm, hromadí se malé chyby.

Pevné atenuátory nestojí téměř nic-za pár dolarů za standardní typy konektorů a hodnoty útlumu. Mějte výběr po ruce. Mužské-k-samici LC a SC varianty v 5 dB, 10 dB a 15 dB pokrývají většinu situací.

Variabilní atenuátory se dramaticky pohybují. Manuální typy pro stolní použití stojí asi 50 až 200 USD v závislosti na rozsahu a stylu konektoru. Přesné programovatelné přístroje pro automatizované testovací systémy stojí tisíce. VOA založené na MEMS-pro síťové nasazení jsou někde uprostřed, přičemž ceny odrážejí objem a požadavky na integraci.

Alternativa ke koupi správného atenuátoru často zahrnuje kreativní řešení-dalších propojovacích kabelů, které zvyšují ztrátu konektoru, omotání vřetene nebo jednoduše akceptují snížený výkon. Spočítejte si náklady na nájezd náklaďáku, abyste odstranili záhadné chyby v porovnání s náklady na udržování správných tlumičů v sadě nářadí.

Vlákno necitlivé na ohyb- změnilo rovnici omotání vřetena. Moderní vlákna ITU-T G.657 tolerují malé poloměry ohybu bez výrazného nárůstu ztrát-provedením, což umožňuje těsnější vedení kabelů v prostředí budov. Stejné vlastnosti, díky kterým jsou tato vlákna odolná vůči zneužití při instalaci, je činí odolnými vůči záměrné ztrátě ohybu. Ten starý trik s tužkou-nefunguje dobře u vláken necitlivých na ohyb-.

Vyšší-výkonové koherentní transceivery zvyšují požadavky na výkon. Propojení datových center a metro DWDM systémy stále častěji využívají přenosová zařízení s výstupními výkony, které jsou výzvou pro konvenční konstrukce útlumových zařízení. Konfigurace rozšířeného-paprsku a volného{4}}prostoru zvládají zátěž lépe než tradiční útlumové prvky na bázi vláken-.

Integrace pokračuje. Funkce atenuátoru jsou zabudovány do transceiverů, zesilovačů a selektivních přepínačů vlnové délky-. Diskrétní atenuátory zůstávají zásadní pro testování a odstraňování problémů, ale trvalá instalace se stále více odehrává uvnitř integrovaných fotonických subsystémů.

Tlumiče optických vláken řeší zásadní problém: snížení optického výkonu na úroveň, kterou přijímače zvládnou bez zkreslení nebo poškození. Technologie je vyzrálá, fyzika přímočará, součástka stojí minimální. Lidé zapomínají, že jeden potřebují,-za předpokladu, že větší výkon je vždy lepší, ignorování horní hranice specifikací přijímače nebo selhání při kontrole skutečné úrovně výkonu během uvádění do provozu.

Ponechte si v sadě několik pevných tlumičů. Pochopte, jak vypočítat požadovaný útlum z čísel rozpočtu propojení. Nainstalujte je na přijímač, ne na vysílač. Vyčistěte je jako každé jiné optické rozhraní.

Není to okouzlující práce. Ale je to rozdíl mezi odkazem, který běží čistě, a odkazem, který vyvolává chyby, které nikdo nedokáže vysvětlit.