разьемы. Оптические разъемы
 Скачать 151.8 Kb.
|
|
Оптические разъемы Оптические разъемные соединения волокон (их часто называют оптическими разъемами или коннекторами (connectors)) обеспечивают многократные ( 500…1000 циклов) соединения/разъединения волокон. На рынке существует большое количество специализированных разъемов в двух типоразмерах: стандартном и миниатюрном. Наиболее распространены три типа стандартных разъемов: FC, ST, SC и шесть типов миниатюрных разъемов: MT-RJ, LC, VF-45, LX-5, Opti-Jack, SCDC-SCQC. Наиболее высокие требования к качеству разъемов предъявляются при соединении одномодовых волокон, где в основном используются стандартные разъемы типа: FC, ST, SC. Разъемы типа FC ориентированы на применение в линиях дальней связи и в сетях кабельного телевидения. Это единственный тип разъема, рекомендованный для применения на подвижных объектах, так как он лучше других выдерживает вибрацию и удары. Основным недостатком FC разъемов является то, что он обеспечивает меньшую плотность монтажа, чем разъемы ST и SC. Для закрепления разъема FC в розетке необходимо закрутить накидную металлическую гайку с резьбой. В тоже время разъем типа ST крепится к розетке с помощью байонетной гайки, а разъем SC еще проще - с помощью пластмассовой защелки. Однако разъемы типа ST и SC обладают менее жесткой конструкцией, чем разъемы типа FC и рекомендованы только для стационарных объектов. Минимальную же плотность монтажа (почти в 2 раза меньшую) обеспечивают миниатюрные разъемы. Среди них на сегодняшний день наиболее популярны разъемы MT-RJ и LC. Они применяются преимущественно с многомодовыми волокнами в локальных вычислительных сетях, где особенно велика потребность в увеличении плотности монтажа. Рассмотрим более подробно конструкцию разъемного соединителя для FC разъемов. В ней содержатся все принципиально важные решения, используемые в соединителях с разъемами другого типа. Конструктивно разъемный соединитель представляет собой два разъема и соединительную розетку. Оптические волокна вклеены в керамические наконечники разъемов диаметром 2.5 мм (в миниатюрных разъемах диаметр наконечника 1.25 мм). Разъемы центрируются в розетке с помощью плавающего центратора в виде разрезной втулки из керамики для одномодового волокна или из бронзы для многомодового волокна. Наконечники разъемов прижимаются друг к другу в центраторе с помощью пружин и, таким образом, место соединения волокон механически развязано относительно корпуса розетки. Фиксация разъемов в розетке может быть резьбовой (FC), байонетной (ST) и замковой (SG). Торцевые поверхности волокон в оптических разъёмах имеют сферическую форму с радиусом закругления 10…25 мм для PC разъёмов (PC – Physical Contact) и 5…12 мм для АРС разъемов (АРС – Angled Physical Contact). В соединенном состоянии торцы стыкуемых наконечников прижимаются друг к другу с определенным усилием (обычно 8…12 Н). Возникающая при этом эластичная деформация наконечников приводит к появлению оптического контакта (рис. А. 13).   Рис. А. 13. Схема образования оптического контакта в месте соединения наконечников разъемов PC и АРС. Две поверхности считаются находящимися в оптическом контакте, если расстояние между ними много меньше длины волны света. При этом чем меньше расстояние между этими поверхностями, тем меньше будет и величина отраженного от них света. Качество оптического контакта определяется качеством шлифовки и последующей полировки торцевой поверхности волокон. Для PC разъёмов ETSI рекомендует величину коэффициента френелевского отражения от места оптического контакта менее – 35 дБ. Стандартная шлифовка, как правило, обеспечивает – 40 дБ. Многие поставщики оптических коммутационных шнуров предлагают разъёмы со специальной шлифовкой, обеспечивающие коэффициент отражения менее – 55 дБ. Это так называемые разъёмы Супер- и Ультра-PC. На практике такая шлифовка оказывается беспо-лезной, так как буквально после нескольких подключений коэффициент отражения увеличивается до величины, свойственной обычному PC разъёму. Происходит это из-за неизбежного появления пыли и микроцарапин на торцевых поверхностях разъёмов. Поэтому, когда требуется коэффициент отражения не хуже — 55 дБ, разумнее использовать АРС разъемы. В АРС разъёмах нормаль к контактной поверхности наклонена к оси наконечника под углом 8° (рис. А. 13). В такой конструкции коэффициент отражения не превышает — 60 дБ как в соединенном, так и в разъединенном состоянии. В соединенном состоянии типичным является значение от –70 до –80 дБ. Таким образом, в PC и АРС разъёмах только ничтожно малая часть излучения отражается от места соединения торцов волокон. Поэтому потери, вызванные отражением света, пренебрежимо малы. Если пренебречь так же потерями, возникающими из-за дефектов на торцах волокон, то основной причиной, вызывающей потери в месте соединения разъемов, является смещение сердцевин соединяемых волокон относительно друг друга вследствие эксцентриситета (неконцентричности) как самих волокон, так и деталей крепления разъёма (рис. А.14).  Рис А. 14. Сложение разных видов неконцентричности в наконечнике. Оценим допустимую величину смещения сердцевин волокон исходя из того, что потери в разъемах, в соответствии рекомендациями ETSI, не должны превышать 0.5 дБ. Зависимость этих потерь от величины смещения сердцевин d описывается формулой: ?d(дБ) = 4.34 (2 d/w)2. Учитывая, что диаметр модового поля w ? 10 мкм, получаем, что величина смещения сердцевин друг относительно друга должна быть меньше 1.7 мкм. Потери принято относить к одному определенному разъёму (несмотря на то, что измеряемой величиной являются потери в месте соединения двух разъемов). Так можно делать, когда потери в месте соединения разъемов обусловлены только смещением сердцевин волокон и один разъём при этом образцовый (его также называют материнским или мастер-разъёмом). Образцовый разъем А выделен среди других разъёмов тем, что в нем ось сердцевины волокна совпадает с номинальным центром разъёма (рис. А. 15).   Рис. А. 15. Местоположение сердцевины волокна в наконечниках: (а) – в типовом (некалиброванном) разъёме и (б) – в образцовом разъеме А. Все измерения при изготовлении оптических шнуров выполняются только относительно образцового разъёма. Данные именно этих измерений и указываются в каталогах всех производителей, а также на упаковке готовых изделий. Но при использовании оптических шнуров типовой разъём стыкуется не с образцовым разъёмом, а с таким же типовым разъемом (любой с любым). В таких соединениях смещения сердцевин получаются больше почти в 1.5 раза, а потери (в дБ) увеличиваются при этом примерно в 2 раза (рис. А. 16).  Рис. А. 16. Гистограмма распределения потерь, вносимых при соединении типовых (некалиброванных) разъемов (любого с любым). Для компенсации негативного влияния эксцентриситета применяются различные способы регулировки (настройки) разъемов. Наибольшее распространение получила технология, в которой используется образцовый разъём Б (со смещенной сердцевиной во-локна). В образцовом разъёме Б сердцевина волокна смещена относительно номинального центра (параметры оговорены в спецификации IЕС) примерно на половину радиуса зоны возможных отклонений сердцевины (рис. А. 17).   Рис. А. 17. Местоположение сердцевины волокна в наконечниках: (а) – в некалиброванном разъеме и (б) – б образцовом разъеме Б. Потери в месте соединения наконечников стандартного разъёма и образцового разъема Б, как легко видеть из рис. А. 17, будут изменяться при вращении одного из наконечников вокруг продольной оси. Своих экстремальных значений эти потери достигают в положениях, где совпадают азимуты их сердцевин. Таким образом, имеется возможность при изготовлении разъёма настраивать его на минимум потерь. Для этой цели (только в разъемах типа FC) имеется специальный ключ. Настройка разъёма осуществляется следующим образом. Вращая изготовленный наконечник вокруг продольной оси, определяют его положение относительно образцового, при котором достигается наименьший уровень вносимых потерь, после чего наконечник фиксируется в корпусе разъёма. Наконечник может быть вставлен в корпус разъема в одном из четырех положений (со смещением вокруг оси на 90°). В результате сердцевина волокна попадает в строго определенный (относительно корпуса разъёма) квадрант торцевой поверхности (рис. A. 17). При соединении откалиброванных таким способом разъёмов (любого с любым) потери получаются в среднем примерно в два раза меньше (рис. А. 18).  Рис.А.18. Гистограмма распределения потерь вносимых при соединении калиброванных разъемов (любого с любым). Достоинство этого способа настройки разъёмов, кроме эффективного уменьшения потерь (таблица № А.1), заключается также и в том, что используются стандартные наконечники, и что стоимость таких калиброванных разъёмов увеличивается незначительно. Этот способ настройки специфицирован IЕС и поддержан большинством крупных производителей, что обеспечивает совместимость и взаимозаменяемость изготавливаемых ими разъёмов. Таблица № А.1. Потери, вносимые при соединении разъёмов.
В настоящее время на телекоммуникационных сетях в Европе наиболее часто применяются некалиброванные разъемы со специфицированным значением вносимых потерь (относительно образцового разъёма) не более 0.5 дБ. Однако поскольку с ростом числа телекоммуникационных сетей возрастает и количество точек соединений, то для снижения величины полных потерь все чаще применяются калиброванные разъёмы. Коннектор - коннектор Самый привычный для пользователей и операторов тип соединений это коннектор-коннектор. Соединение многоразовое и типичное. Позволяет переключать входы и выходы аппаратуры без специальных приспособлений. Во многом напоминает электрические штеккера и вилки. В отличие от электрических соединений в соединении коннектор - коннектор понятие розетка-вилка (мама-папа) несколько изменено. Фактически соединяются два однотипных коннектора посредством специализированного гнезда. Принцип действия достаточно прост для понимания, чего не скажешь о технологии изготовления. Задача соединения соединить два оптоволокна вплотную с отклонением от оси порядка микрона при этом ограничив усилие оператора, чтобы не допустить сколов в оптоволокне. Наконечники коннекторов выполняются из керамики и имеют прецизионную точность изготовления. Строго по центру керамического наконечника проходит оптоволокно. С теорией и более научно тема оптического соединения коннекторов раскрыта на странице "Оптические разъемы" из книги Листвиных "Рефлектометрия оптических волокон". Существуют несколько стандартов оптических коннекторов: ST, SC, LC, FC, FDDI и др. Принцип работы у них одинаковый, различны только способы фиксации или тип крепления к гнезду. Рисунки поясняющие различия наиболее распространённых: ST-коннектор.  ST-коннектор(от англ. Straight Tip). Соединения оптоволоконных линий • Размеры и чертежи ОВ-разъёмов • Самый распространенный в локальных оптических сетях. Керамический наконечник имеет цилиндрическую форму диаметром 2.5 мм со скругленным торцом. Фиксация производится за счет поворота оправы вокруг оси коннектора (байонетное соединение), при этом вращения основы коннектора отсутствуют (теоретически) за счет паза в разъеме розетки. Направляющие оправы сцепляясь с упорами ST-розетки при вращении вдавливают конструкцию в гнездо. Пружинный элемент обеспечивает необходимое прижатие. SC-коннектор.  SC-коннектор(от англ. Subscriber Connector) Сечение корпуса имеет прямоугольную форму. Подключение/отключение коннектора осуществляется поступательным движением по направляющим и фиксируется защелками. Керамический наконечник имеет цилиндрическую форму диаметром 2.5 мм со скругленным торцом (некоторые модели имеют скос поверхности). Наконечник почти полностью покрывается корпусом и потому менее подвержен загрязнению нежели в ST-конструкции. Отсутствие вращательных движений обуславливает более осторожное прижатие наконечников. LC-коннектор.  Коннекторы типа LC для соединения или оконечивания ВОЛС Коннекторы типа LC - это малогабаритный вариант SC-коннекторов . Он также имеет прямоугольное сечение корпуса. Конструкция исполняется на пластмассовой основе и снабжена защелкой, подобной защелке, применяющейся в модульных коннекторах медных кабельных систем. Вследствие этого и подключение коннектора производится схожим образом. Наконечник изготавливается из керамики и имеет диаметр 1.25 мм. Встречаются как многомодовые, так и одномодовые варианты коннекторов. Ниша этих изделий - многопортовые оптические системы. Тот же тип коннектора на два соединения:  Коннекторы типа LC (двойные) для оконечивания ВОЛС FC-коннектор.  FC-коннектор для соединения оптического волокна • Размеры и чертежи ОВ-разъёмов • FC-коннектор. В данном случае фиксация коннектора к гнезду резьбовое. Характеризуются отличными геометрическими характеристиками и высокой защитой наконечника. Получили широкое применение в межстанционных соединениях связи. Имеет тот же диаметр керамического наконечника что и ST-коннектор.  Гнездо для FC-коннектора закреплённое в оптическом кроссе FDDI-коннектор.  FDDI-коннектор. Спаренный коннектор для соединения ОВ Для подключения дуплексного кабеля часто применяют FDDI-коннекторы. Конструкция исполняется из пластмассы и содержит два керамических наконечника. Для исключения неправильного подключения линка коннектор имеет несимметричный профиль. Технология FDDI предусматривает четыре типа используемых портов: A, B, S и M. Проблема идентификации соответствующих линков решается за счет снабжения коннекторов специальными вставками, которые могут различаться по цветовой гамме или содержать буквенные индексы. В основном данный тип используется для подключения к оптическим сетям оконечного оборудования. Промышленностью выпускаются так жерозетки-адаптеры для соединения различных типов коннекторовчертежи некоторых из них доступны по ссылке: "Розетки-адаптеры" Буквы АРС, PC или UPC в обозначении или маркировки ОВ-коннекторов В маркировке оптоволоконных коннекторов могут также присутствовать буквы АРС, PC или UPC. Аббревиатура АРС обозначает, что угол полировки торца изделия составляет 8°. Обычно оконечные с полировкой АРС изготавливаются с корпусом или хвостовиком зелёного цвета. Рис. А. 13. Схема образования оптического контакта в месте соединения наконечников разъемов PC и АРС. Затухание на соединении коннекторов оптоволокна. (оптиковолоконных, волоконно-оптических) линий Производители коннекторов обещают следующие затухание на соединении:
На практике такие хорошие затухания получаются не всегда. Оконечить волокно коннектором можно и при монтаже стойки (необходим соответствующий инструмент и заготовки коннекторов), но на практике так не делают. В процессе монтажа станционного оборудования или оконечивания оптического кабеля используют готовые и оконеченные оптические шнуры, закупаемые вместе со стойкой или кроссом. Шнур разрезается пополам и каждая половина соединяется посредством сварки с оптоволокном кабеля. Соединения укладываются в кассету (сплайс-пластину) и прячутся в предназначенный для этого бокс. Наружу выводятся только коннекторы, которые вставляются в гнёзда, выведенные на лицевую панель кросса. Станционные операторы могут относится к этим гнёздам как к разъёмам типа "мама". Но по сути гнездо оптоволоконного кросса это просто трубка с необходимыми для данного типа коннектора креплением. С теорией и более научно тема оптического соединения коннекторов раскрыта на странице "Оптические разъемы" из книги Листвиных "Рефлектометрия оптических волокон". Так же о строении и принципах построения оптоволоконных коннекноров много информации есть на страницах книги Д.Бейли, Э.РайтВолоконная оптика. Теория и практика. По теме коннекторы из неё страницы →Коннекторы • Свойства коннектора • Общее строение коннектораРаспространенные типы коннекторов • Работа с коннекторами • Косички Информация об оптоволоконных аттенюаторах ранее размещавшееся здесь рарасширена и перемещена на страницу "Оптоволоконные аттенюаторы для ВОЛС" Оптоволоконные аттенюаторы для ВОЛСАттенюаторы ВОЛС. Устройство для гашения мощности в оптоволокне (оптиковолокне, волоконно-оптических ЛС)Аттенюатор(от франц. attenuer - смягчить, ослабить) Оптические аттенюаторы применяются для добавления необходимого затухания в оптические линии связи (ВОЛС). Используются как стационарно, так и при проведении тестирования сетей ВОЛС. Различаются на переменные и фиксированные по уровню затухания. Фиксированные имеют только одно определённое значение ослабления сигнала, например, 5, 10, 15 или 20 дБ. Значение вносимого затухания в изделиях этого типа обычно указывается на корпусе. Переменные (регулируемые) позволяют плавно менять затухание от 1 до 25 дБ. Так же оптоволоконные аттенюаторы различаются по виду исполнения. Наиболее простые конструкции выполнены в виде розетки, переходника или оптоволоконного шнура. Несколько более сложные системы могут быть изготовлены в виде портативного прибора или прищепки. Аттенюатор переходник (адаптер, вилка-розетка)Подобный тип аттенюаторов часто имеет аббревиатуру FM (от английского female-male, что буквально - мужской-женский, по аналогии русского папа-мама). Имеют внешний вид стандартных FM адаптеров Аттенюаторы вилка-розетка как правило использовать в своём составе небольшую вставку специального волокна и выполняются только с фиксированным значением затухания. Естественно подобные изделия выпускается под различныестандарты коннекторов (FC, LC, SC...), тип волокна (SM, MM) и тип шлифовки торца (PS, APS). Тип волокна такого аттенюатора можно определить по окраске фона надписи, используется тот же принцип, что и в цветовой маркировке ОВ-шнуров: жёлтый - одномодовое волокно, оранжевый - многомодовое оптоволокно Далее приведены фото аттенюаторов вилка-розетка с подписью соответствующего стандарта.
Аттенюатор гнездо (розетка-розетка)Аттенюаторы-гнёзда могут быть названы в прайс-листах female-female (по-русски мама-мама). В отличие от предыдущего типа аттенюаторов могут быть не только фиксированными, но и переменными (регулируемыми). В таких изделиях затухание создаётся за счёт воздушного зазора или, выражаясь по-другому, из-за неплотного оптического контакта между торцами коннекторов. В регулируемых аттенюаторах этот зазор регулируется с помощью гайки с микрометрической резьбой Фото типичных фиксированных аттенюаторов-гнёзд розетка-розетка:
Фото регулируемых (переменных) аттенюаторов-гнёзд розетка-розетка:
Аттенюаторы шнуровые Имеет вид оптоволоконного шнура с регулируемой вставкой в середине, если аттенюатор регулируемый, и со вставкой специального волокна в фиксированном варианте. Соответственно коннекторы таких шнуров могут быть различных стандартов: FC, LC, SC Аттенюатор-прищепка Относительно простое изделие создающее затухание в оптоволокне за счёт его изгиба. Как правило, затухание в прищепке либо не калибруется, либо имеет большую погрешность. Такое изделие используют как временное, для выбора нужного волокна из пучка (прозвонки ОВ). Так же в качестве такого аттенюатора может быть использована оптоволоконная ответвитель-прищепка, причём затухание вносимое этим изделием есть в его паспортных данных. Аттенюатор оптический перестраиваемый Таким словосочетанием называют оптические аттенюаторы выполненные в виде портативных приборов карманных и более размеров. По внешнему виду напоминают оптический тестер и зачастую имеют цифровую индикацию. В подобных изделиях используются различные методы внесения затухания: осевое, радиальное смещение и используются различные фильтры и призмы. Как правило используются для тестирования оптоволоконной аппаратуры при моделировании потерь в ВОЛС. Имеют более высокую точность и меньший коэффициент отражения чем простые аттенюаторы описанные выше | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
