5. З’єднання волоконних світоловодів, вимоги до з’єднувачів. Втрати у з’єднувачах, заходи зменшення цих втрат.

Оптичні з’єднувачі поділяються на роз’ємні та нероз’ємні. Роз’ємні пристрої призначені для швидкого та надійного багатократного з’єднання та роз’єднання різних компонентів волоконно-оптичних ліній.

Конструкція роз’ємного з’єднувача містить три елементи – два штекера (армовані ВС з накидними гайками) та перехідну розетку (рис3.6).

1 – наконечник ВС; 2 – накидна гайка; 3 – втулка; 4 – розетка; 5 – ВС

Рис. 3.6 Роз’ємний з’єднувач

До роз’ємних з’єднувачів (РЗ) ставляться такі вимоги: малі втрати що вносяться, стійкість до зовнішніх впливів, висока надійність, простота конструкції, незначне погіршення характеристик після багаторазових з’єднань.

Головним елементом роз’ємного з’єднувача є наконечник 1, що являє оптичне волокно, армоване надтвердим металом. Торець наконечника має отвір в якому вмонтовується кварцеве віконце, до якого безпосередньо підходить ВС. Зовнішній діаметр наконечника дорівнює 2,5 мм. До точності виготовлення наконечника виставляються жорсткі вимоги, щоб зменшити люфт волокна.

При з’єднанні ВС виникають додаткові втрати, що поділяються на зовнішні та внутрішні. Зовнішні викликані недовершеністтю конструкції роз’ємного з’єднувача, внаслідок чого виникають порушення взаємного розташування торців ВС (рис3.7)

Рис. 3.7 – Джерела зовнішніх втрат: а) радіальне зміщення ; б) осьове зміщення ; в) френелівські втрати ; г) кутове зміщення.

Внаслідок радіального зміщення (рис.3.7 а) торці серцевин ВС перекриваються не повністю, частина випромінювання з одного ВС не надходить до другого. Внаслідок осьового зміщення виникає деяке загасання світла у зазорі та френелівські втрати (рис 3.7 в). Френелівські втрати виникають внаслідок відбиття світла від межі розподілу n₁/n₀ та n₀/n₁.При кутовому (рис 3.7г) зміщенні випромінювання з одного ВС не потрапляє у другий ВС.

Зовнішні втрати викликаються також неякісною обробкою торців ВС (пошерхлість та забруднення, неякісний злам торців ВС).

Внутрішні втрати виникають внаслідок варіації діаметрів серцевин ВС, їх еліптичності, зміщення вісі серцевини відносно вісі оболонки, а також відхилення коефіцієнтів заломлення від номіналів, що викликає різницю між апертурними кутами ОВ, що з’єднуються. Загальні втрати енергії у РЗ не перевищують 1-2 дБ.

6. Оптичні розгалужувачі, їх призначення, параметри, конструкції.

Важливими пасивними компонентами волоконно-оптичних технологій є оптичні розгалужувачі, які широко використовуються в локальних інформаційно-обчислювальних мережах, у мережах кабельного телебачення, у повністю оптичних мережах. Оптичний розгалужував (splitter) в загальному випадку є багатополюсним пристроєм, у якому випромінювання, що надходить на частину вхідних оптичних полюсів, розподіляється між вихідними оптичними полюсами.

Розрізняють однонаправлені та двонаправлені розгалужувачі. У двонаправленому розгалужувачі на кожному полюс може здійснюватись прийом або передача сигналу, або здійснюється прийом і передача одночасно, отже групи прийомних і передавальних полюсів можуть мінятися місцями у функціональному змісті. Основні категорії оптичних розгалужувачівтакі: деревоподібний розгалужував, зіркоподібний розгалужував, відгалужувач.

В деревоподібному розгалужувачі здійснюється розщеплення одного вхідного оптичного сигналу на декілька вихідних, або виконується зворотна функція - об'єднання декількох сигналів в один вихідний. В розгалужувачах, які використовуються у волоконнооптичих мережах кількість вихідних портів знаходиться в межах від 2 до 32. Більшість деревоподібних розгалужувачів двонаправлені, тому розгалужувач може виконувати функцію об'єднання оптичних сигналів.

Рис. 3.11. Типи розгалужувачів: а) деревоподібний розгалужувач;

б) зіркоподібний розгалужувач в) відгалужувач.

Зіркоподібний розгалужував (рис.3.11б) звичайно має однакову кількість вхідних і вихідних полюсів. Оптичний сигнал надходить на один з n вхідних полюсів і рівною мірою розподіляється між n вихідними полюсами. Більш поширені зіркоподібні розгалужувачі 2x2 і 4x4, вхідні полюси позначаються латинськими буквами, а вихідні полюси - цифрами, Зіркоподібні розгалужувачі розподіляють потужність рівною мірою між всіма вихідними полюсами.

Відгалужувач – це узагальнення деревоподібного розгалужувача, в якому вихідна потужність розподіляється в певній пропорції між вихідними полюсами (рис.3.11в).Стандартні конфігурації розгалужувачів такі:1x2, 1x3, 1x4, 1x5, 1x6, 1x8, 1x16, 1x32. Деяка частка (менше 50%) вихідної потужності спрямовується на канал (канали) відгалуження, у той час, як більша частина залишається в магістральному каналі. Вихідні полюси нумеруються в порядку зменшення потужності.

Конструкції розгалужувачів

Найбільш поширеним є сплавний біконічний розгалужувач (рис.3.12), який являє волокна сплавлені серцевинами.

Рис. 3.12 Сплавний біконічний розгалужувач.

Усередині каждого волокна існує секція відгалуження та однорідна секція довжини Z, де вони сплавляються (зварюються), а потім ще одна секція відгалужень.

Ці відгалуження досить плавні, отже тільки незначна частина енергії падаюча з будь-якого порту, розташованого ліворуч, відбивається назад у кожний з портів, розташованих праворуч, ці пристрої називають спрямованими розгалужувачами.

Типовий варіант розгалужувала потужності в цьому випадку може бути 1:1, коли одна половина потужності йде на один вихідний порт, а інша — на іншій. Типове значення втрат такого розгалужувача становить 0,7 дБ. Ці розгалужувачй реалізуються як на одномодових, так і на багатоходових волокнах.

Поширеним є також Y-перехід або розгалужувач 1 х 2 (рис.3.13).

Рис. 3.13. Y-перехід або розгалужувач 1 х 2

У цьому випадку, в ідеалі, світловий потік розділяється нарівно між двома вихідними плечима. Y-переходи важко здійснити шляхом зрощування трьох волокон, вони мають більші втрати, ніж сплавні розгалужувачі. Практично вони реалізуються як оптичні планарні хвилеводи на скляній підложці.., але вцьоиу різі виникає проблема узгодження полоскової структури розгалужувала з круглим світловодом.