4. Оконечное оборудование и компоненты волс

4.1. Пассивные оптические компоненты

К пассивным оптическим компонентам относят: соединители, розетки, шнуры, аттенюаторы, изоляторы, разветвители и т.д.

По мере роста сложности и увеличения протяженности волоконно-оптической кабельной системы роль пассивных компонентов возрастает.

Системы волоконно-оптической связи, предназначенные для магистральных сетей, локальных вычислительных сетей, сетей кабельного телевидения, охватывают все многообразие пассивных компонентов.

Оптический соединитель – устройство, предназначенное для соединения различных компонентов волоконно-оптического линейного тракта в местах ввода и вывода излучения. Такие места: оптические соединения оптоэлектронных модулей (приемников и передатчиков) с волокном кабеля, соединения отрезков оптических кабелей между собой, а так же с другими компонентами.

• Коннектор (разъемный соединитель) – устройство, обеспечивающее механическую фиксацию и центрирование торцевой поверхности оптического волокна.

• Оптическая вилка – отрезок оптического кабеля или оптического волокна оконцованный с одной стороны коннектором.

• Розетка – изделие для оптического соединения двух вилок между собой и крепления соединения на несущей конструкции.

• Адаптер – устройство, обеспечивающее соединение коннектора и розетки разных типов, а также уменьшающее эксплуатационную нагрузку на входы оптических приборов.

• Разъем – устройство для особой точной фиксации оптического коннектора в розетке.

• Разветвитель – используется как синоним элемента ответвляющего поток. Используется также для определения структуры, распределяющий мощность между двумя оптическими волокнами или между активным элементом и волокном.

• Аттенюатор – пассивный элемент, управляющий сигналами волоконно-оптической линии передачи.

Основные требования к оптическим соединителям:

• Малые вносимые потери;

• Устойчивость к внешним механическим, климатическим и другим воздействиям;

• Высокая надежность;

• Простота конструкции.

По конструкции разъемные соединители бывают симметричные и несимметричными.

Потери в оптических соединениях

При соединении оптических волокон, с одинаковыми номинальными размерами сердцевины и одинаковым распределением показателя преломления по радиусу волокна, наиболее эффективно соединение торец в торец (торцевое соединение). Основные задачи при торцевом соединении: перпендикулярность их поверхностей оптическим осям и высокая степень гладкости торцов.

Потеря мощности или затухание оптической волны возникает при неточной центровке оптических волокон.

Часть лучей просто не переходит в следующее волокно. При неполном физическом контакте волокон образуется воздушный зазор. Возникает эффект возвратных потерь. Часть лучей отражается в обратном направлении. Достигая резонатора, они усиливаются и вызывают искажение сигналов.

Торец самого световода может содержать деформации: сколы и шероховатости, они уменьшают рабочую поверхность соприкосновения волокон.

Вносимые потери зависят от типа волокна (одномодовое или многомодовое), типов и качества соединителей и составляют от 0,3 до 0,5 дБ. Вносимые потери можно разбить на две категории: внешние и внутренние потери.

Внешние потери – потери, возникающие из-за несовершенства, как самой конструкции соединителя, так и процесса сборки оптического шнура. Внешние потери зависят от факторов:

• Механическая нестыковка;

• Шероховатости на торце сердцевины;

• Загрязнение участка между торцами волокон;

• Некачественная полировка торцов волокон;

• Трение (возникает при многократных стыковках соединителей).

Внутренние потери. Их невозможно изменить (улучшить). Определяются факторами, которые не зависят от заделки волокна в соединитель.

К ним относятся:

• Парная вариация несоответствия диаметров сердцевин;

• Показатели преломления;

• Числовые апертуры;

• Эксцентриситет сердцевина/оболочка;

• Концентричность сердцевины у волокон с разных сторон соединителя.

Эти потери следует учитывать в совокупности. На внутренние потери влияют технология производства волокна и соответствующие критерии контроля качества, но не конструкции соединителя. Самые большие потери возникают при стыковки многомодового и одномодового волокна, когда свет распространяется из первого во второе оптоволокно.

Также существуют потери из-за обратного отражения на стыках волокон.

Обратное отражение от стыков соединителей может взаимодействовать с активной средой лазерного передатчика и, в конечном итоге, приводить к ложным дополнительным световым сигналам. При цифровой передачи суммарный эффект обратного рассеяния на нескольких стыках соединителей может быть причиной потери двоичной информации на приемном устройстве.

Френелевское отражение возникает из-за наличия воздушного зазора между торцами волокон. Уменьшить зазор можно при сферической поверхности торцов, которые позволяют осуществить физический контакт волокон.

Еще уменьшить обратное рассеяние можно за счет использования углового (наклонного) физического контакта. Сильный отраженный сигнал не распространяется обратно по сердцевине волокна, а уходит в оболочку.

Уменьшить количество микротрещин на торцевой поверхности волокна можно, выбирая оптимальную технологию полировки поверхности наконечника. Качество полировки торцов определяет величину коэффициента отражения оптического соединителя.