Что такое сплиттер для оптоволокна

Что такое оптический сплиттер

Что такое пассивные оптические сплиттеры?

Рисунок 1 — Пример оптического разветвителя (сплиттера)

Производители выделяют несколько видов оптических сплиттеров, подразделяемых по функциональным особенностям и топологии:

• направленные – коэффициент передачи оптической мощности зависит от того, в каком направлении распространяется оптическое излучение;
• ненаправленные – оптическая мощность распределяется между выходами вне зависимости от направления светового потока;
• спектрально-селективные разветвители – настроены на пропуск оптических сигналов только с заданной длиной волны;
• неселективные – пропускают трафик на всех длинах волн;
• одно/двух/трех- оконные – работают с длинами волн одного, двух или трех окон прозрачности оптоволокна;
• Y-типа – один вход и два выхода, на которые делится принимаемый трафик;
• звездообразные – один входной и более чем два выходных порта.

При проектировании можно подобрать разветвители, наиболее подходящие для решения имеющихся задач в точном соответствии с техническими условиями заказчика.

Технологические особенности сплиттеров

Рисунок 2 — Внутренние особенности сплавного разветвителя

При необходимости получения делителя с большим числом выводов, выполняется соединение нескольких сплиттеров. Неиспользуемые выводы заглушают, чтобы свести до минимума вносимые потери. Возможны различные конфигурации, например, 1х2 или 1х6. В зависимости от задачи регулируется величина деления оптической мощности, например, достигается соотношение по выходным портам 20х80, 30х70 или любое другое.

Рисунок 3 — Схема сплавного разветвителя 1х2

Преимущество технологического решения состоит в его простоте и недорогой стоимости. К минусам относят меньшую точность заданных характеристик, а также спектральную селективность (невозможность работы в широком волновом спектре).

• Планарные PLC сплиттеры

Особенностью производства оптических PLC сплиттеров является применение сложной технологии нанесения волноводного слоя на оптопроводящую подложку. Затем происходит вытравливание волноводных дорожек соответственно требуемой конфигурации каналов.

Рисунок 4 — Внутренние особенности планарного разветвителя

Далее наносится второй отражающий слой – аналог оболочки стекловолокна. На окончания дорожек наклеиваются оптические выводы. В результате, можно получить любую заданную конфигурацию от 1х2 вплоть до 2х64.

Рисунок 5 — Пример планарного разветвителя 1х4

PLC сплиттеры обладают целым рядом достоинств:

• высокой стабильностью и точностью параметров;
• меньшей вероятностью появления сбоев;
• равномерностью деления оптического потока;
• компактностью;
• работой в широком волновом диапазоне.

Недостатком является деление принимаемой мощности лишь в соотношении 50х50, без возможности изменения этой пропорции.

Где используются оптические сплиттеры?

Рисунок 6 — Универсальный сплиттерный модуль (УСМ)

Для сетей кабельного телевидения чаще используются сплавные делители ввиду наличия опции коммутации мощности в нужной пропорции. В сетях PON применяются оба варианта делителей, исходя из топологии сетевой структуры и удаленности абонентских приемников. При предоставлении услуг цифрового TV, на станционной стороне выполняется ввод видеопотока, преобразованного в оптический формат, через сплиттер в общий трафик.

Рисунок 7 — Оптический сплиттер (разветвитель) в корпусе 19″

Источник

Оптические сплиттеры

Оптический делитель/сплиттер/разветвитель — неселективный пассивный элемент (N-полюсник), имеющий минимально три полюса/порта и распределяющий входящую оптическую мощность между выходными портами в определенном соотношении, без какого-либо усиления или переключения.

Оптические сплиттеры классифицируются по характеристикам:

• Технология изготовления
• Количество входов

В настоящее время существует две наиболее распространенные технологии изготовления оптических разветвителей — Fused Biconical Taper (FBT) и Planar Lightwave Circuit (PLC).

Оптические делители, созданные по технологии FBT, называют биконическими или сварными (Fused coupler). Название «сварные» делители получили по технологии производства, а «биконические» по принципу работы. Технология производства относительно проста — два волокна с удаленными внешними оболочками (лак, пластиковый буфер) сплавляют в четырехполюсник с двумя входами и двумя выходами (2:2). Если же требуется делитель 1:2, то один из входов «заглушают» безотражательным методом.

Рисунок 1. Процесс изготовления делителей сварного типа

Принцип работы сварного делителя заключается в совмещении оптических волноводов перед сплавлением таким образом, чтобы необходимая доля входящего оптического сигнала передавалась через боковые поверхности.

Рисунок 2. Принцип работы делителя сварного типа

В зависимости от взаимопроникновения сердцевин свариваемых волокон можно обеспечить неравномерное разделение мощности, например, 25:75 (25% мощности сигнала проходит в один порт, 75% в другой).

Следует отметить, что «простота» технологии производства, о которой говорилось выше, определяет и негативные особенности сварных делителей:

1. Плохая воспроизводимость параметров. Не сказывается на потребительских качествах продукции, но усложняет процесс производства
2. Отсутствует возможность передачи сигналов с широким спектром длин волн. Данная особенность связана как с процессом производства, так и с физическим устройством оптических волокон

В зависимости от спектральных характеристик сварные делители подразделяется на несколько типов:

• однооконные — пропускают оптические сигналы одного «окна прозрачности»
• двухоконные — пропускают оптические сигналы из двух «окон прозрачности»
• трехоконные — пропускают оптические сигналы из трех «окон прозрачности»

Окно прозрачности представляет собой диапазон длин волн оптического излучения, в котором имеет место меньшее, по сравнению с другими диапазонами, затухание излучения в волокне. В зависимости от «оконности» делители могут с минимальными потерями пропускать сигналы на длинах волн: 1310, 1490, 1550 нм.

В случае, когда требуется сварной делитель с количеством выводов более двух, например, четыре — предварительно изготавливают три делителя 1:2 с требуемыми характеристиками, а уже после происходит процесс их сращивания, как показано на рисунке 3. Аналогичным образом можно создать делитель 1:64.

Рисунок 3. Схема оптического делителя 1:2

Оптические делители, выполненные по технологии PLC, называют планарными.

Процесс производства данных разветвителей более сложен и включает в себя несколько этапов:

1. Нанесение на кварцевую подложку отражающего слоя-оболочки. На данный слой наносится материал волновода, на котором впоследствии формируется маска для травления
2. Травление отражающего слоя. Результатом процесса травления является система волноводов-«дорожек»
3. Нанесение второго отражающего слоя. В результате структура делителя становится схожа с простым оптическим волокном, отражающий слой — оболочка волокна, вытравленные «дорожки» — сердцевина волокна
4. Вклейка оптических выводов. В отличии от сварных сплиттеров, представляющих собой оптические волокна, сваренные между собой, планарные делители являются отдельной структурой. Для создания оптических выводов, к концам вытравленных «дорожек» приклеиваются оптические волокна

Рисунок 4. Процесс изготовления делителей планарного типа

Необходимое количество выводов достигается комбинацией простейших масок травления делителей 1×2. Планарная технология позволяет изготавливать делители с числом выходных волокон кратным 2 до 64 выходных портов включительно.

Благодаря более сложной и прецизионной технологии изготовления, планарные делители обладают более стабильными и точными оптическими характеристиками. В делителях данного типа не возникает проблемы повторяемости результата, как наблюдается в сварных, а также планарные делители избавлены от понятия «оконность», так как работают в широкополосном диапазоне волн 1260-1650 нм. Однако при всех своих неоспоримых плюсах, планарные делители не могут «похвастаться» возможностью заданного деления входящего сигнала. В связи с технологическим процессом производства сплиттер делит приходящую мощность только 50 на 50 с минимальными погрешностями, что бывает не всегда удобно и необходимо.

По количеству входов все оптические сплиттеры подразделяются:

• X-образные — несколько входов и несколько выходов
• Y-образные — один вход и несколько выходов

Самый простой Х-образный оптический делитель имеет два входа и два выхода, так называемый оптический разветвитель 2:2. При производстве таких делителей можно использовать обе вышеперечисленные технологии. В случае делителя 2:2 процесс производства по технологии FBT ничем не примечателен, а вот для производства такого делителя по технологии PLC необходимо соединить (зачастую для этого используют сварку оптических волокон) два планарных делителя типа 1:2. Следует отметить, что Х-образные делители продукт весьма специфический и на данный момент используется только в качестве вспомогательного компонента оптических устройств, например, в перестраиваемых мультиплексорах ввода/вывода (ROADM).

Y-образный оптический делитель — это оптический сплиттер, который имеет один вход и два выхода, так называемый оптический разветвитель типа 1:2. Y-образные делители бывают двух типов — симметричные и несимметричные.

Симметричные Y-образные оптические делители разделяют оптическую мощность между выходами равномерно. Под описание данного типа делителей попадают сплиттеры, выполненные по любой технологии (следует помнить, что при помощи технологии FBT производятся сплиттеры с любым делением, включая и равномерное).

Несимметричные оптические делители позволяют разделить оптическую мощность в определенной пропорции. К данному типу можно отнести только сварные делители с неравномерным делением по выходным портам.

Наиболее широкое применение оптические делители получили в трех отраслевых нишах:

1. Сети передачи кабельного телевидения
2. Пассивные оптические сети (PON)
3. Компоненты сложных оптических устройств

В сетях передачи кабельного телевидения, сети CATV, в большинстве случаев используют делители сварного типа, так как обеспечивают неравномерное деление, позволяя создавать трассы с топологией «точка-многоточие». В данном случае делители используются в качестве ADM (add drop module) — меньшая часть оптического сигнала выделяется, а большая передается далее по трассе. В некоторых случаях, использование планарных делителей в сетях CATV является наиболее предпочтительным, но только при соблюдении главного условия — возможности равномерного деления сигнала на все выводы.

В сетях PON коммутация на участке между оптическим линейным терминалом (OLT), расположенным в центральном узле связи, и абонентским оптическим сетевым терминалом (ONT) производится по средствам одного или нескольких пассивных разветвителей установленных по трассе. В зависимости от географической удаленности абонентов от головной станции выбираются различные типы делителей. В случае, если все абоненты равноудалены от головной станции или разница в удаленности крайне незначительная, используют планарные делители. В случае, если абоненты находятся на разном отдалении от головной станции — используются делители сварного типа. Следует отметить, что интернет-трафик и телефония в сетях PON передает и принимает на длинах волн 1490 нм и 1310 нм, что позволяет использовать в сетях PON двухоконные делители сварного типа.

В качестве компонентов оптических систем зачастую используются делители сварного типа с неравномерным делением. Самым распространенным назначением данных пассивных компонентов является отведение оптической мощности в тестовый порт или на измерительное оборудование, например, в оптических усилителях с обратной связью делители передают часть сигнала на фотодетекторы, контролирующие работу усилителя.

Источник

Как выбрать оптический сплиттер

Оптический сплиттер (разветвитель) представляет собой устройство для распределения мощности сигнала. Он играет важную роль в пассивных оптических сетях (PON), позволяя использовать один интерфейс для нескольких абонентов, разделяя падающий свет на два или более пучка и тем самым максимизируя их производительность.

Пассивный оптический делитель может разделять падающий световой луч на несколько лучей в определенном соотношении. Представленная ниже конфигурация разделения 1×4 представляет собой базовую структуру: разделение падающего светового луча от одного входного оптоволоконного кабеля на четыре световых луча и их передача на четыре отдельных выходных оптоволоконных кабеля. Например, если входной оптоволоконный кабель обеспечивает пропускную способность 1000 Мбит / с, каждый пользователь на конце выходных оптоволоконных кабелей может использовать сеть с пропускной способностью 250 Мбит/с.

Рис.1 – Конфигурация 1×4

Чтобы разобраться в сплиттерах и сделать правильный выбор, важно понимать их основные особенности.

Типы оптических разветвителей

Есть несколько подходов к классификации сплиттеров. Самые распространённые:

• по конфигурации
• по типу волокна
• по технологии производства

По своей конфигурации они могут быть X или Y вида. Самый простой пример делителя Х типа — 2х2, а Y типа — 1х2. По способу деления излучения разветвители бывают симметричными (равномерное деление мощности между всеми выходами) и несимметричными (на каждый выход поступает определенный процент от входного света).

Согласно используемому волокну разветвители могут быть одномодовыми, многомодовыми и с поляризационно независимым волокном. Они отличаются доступными длинами волн: в случае многомодовых устройств — 850/1310 нм или 1310 /1550 нм для одномодовых. Существуют волоконно-оптические разветвители с одним и двумя окнами: ответвитель с одним окном имеет одну рабочую длину волны, а с двумя окнами — две.
Различают два вида разветвителей в зависимости от технологии производства разветвителей: сварные (FBT) и планарные (PLC).

Сплиттер FBT основан на традиционной технологии сварки нескольких волокон вместе. Сплиттер PLC основан на технологии планарных световолновых схем, которая доступна в различных соотношениях разделения, включая 1: 4, 1: 8, 1:16, 1:32, 1:64 и т. д.

Обычно FBT разветвители обеспечивают рентабельные решения, в то время как разветвители PLC подходят для приложений с высокой плотностью размещения. Следующая таблица отражает несколько факторов, отражающие различия между PLC и FBT сплиттерами.

Источник