Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Обратные отражения




Оптические волокна и кабели. Классификация, характеристики и материалы

 

В середине 70-х годов двадцатого века после серии успешных экспериментов фирмой Corning (США) была разработана технология получения оптического волокна с потерями 4 дБ/км. Это было многомодовое оптическое волокно с диаметром сердцевины 50 мкм, рассчитанное на работу в диапазоне длин волн 0,82…0,87 мкм. На его основе были созданы первые промышленные волоконнооптические кабели, которые в ограниченном объеме начали применяться для решения специализированных связистских задач.

Какоето время казалось, что эта ситуация продлится достаточно долго и, что до широкого применения волоконной оптики в связи пройдет не один десяток лет. Однако уже в начале 80-х годов большая потребность в каналах связи заставила связистов обратить внимание на уникальные возможности волоконной оптики. Целый ряд компаний США, Японии, Германии и других стран выделили значительные средства на развитие волоконной оптики. В результате этого были разработаны и созданы новые технологии и типы оптических волокон и кабелей различного назначения.

3.1. Материалы оптических волокон из кварцевого стекла

Стекла для волоконной оптики должны обладать комплексом физикохимических свойств, не традиционных для классической оптики. Для обеспечения нормального процесса формирования волокон из расплавов двух стекол необходимо, чтобы вязкости, коэффициенты линейного термического расширения стекол сердцевины и оболочки были совместимы в широком интервале температур. Наибольшая часть применяемых в оптике стекол относится к числу оксидных и в свою очередь в зависимости от химического состава делится: по виду окисластеклообразователя на силикатные, боратные, фосфатные, германатные, альминатные, борсиликатные, алюмоборсиликатные и т.д.; по содержанию щелочных окислов на бесщелочные (не содержат щелочных, но могут содержать щелочноземельные окислы – MgO, CaO, ВаО и пр.), малощелочные, многощелочные.

Выбор материалов для изготовления ОВ определяется необходимостью удовлетворения одновременно следующих требований: способностью вытягиваться в нить, обладающую высокой прочностью и гибкостью; возможностью варьирования в широком интервале ПП для создания различных типов оптических сред; низкими оптическими потерями на несущей частоте излучения и т.д. Наиболее удовлетворяют этим требованиям оксидные (видимая область и ближняя ИК-область спектра), халькогенидные и галогенидные (средняя и дальняя ИКобласть спектра) стекла.

Стекла характеризуются следующими физикохимическими параметрами, важными для эксплуатации ОВ.

Механическая прочность стекла зависит не столько от его химического состава,

сколько от состояния поверхности. Теоретическая прочность при разрыве кварцевого стекла, рассчитанная исходя из прочности связи Si-O, составляет (70-74) ГПа, реальная прочность того же стекла при растяжении может составлять всего 2-5 ГПа. Подобное снижение прочности стекла обусловлено наличием на его поверхности большого количества микродефектов (трещин Гриффита), являющихся концентраторами напряжений. Удаление дефектного поверхностного слоя, например, путем травления, увеличивает прочность стекла до 5-5,5 ГПа.

Температурный коэффициент линейного расширения (ТКЛР) стекол находится в пределах от 5,8×10-7 (кварцевое стекло) до 150×10-7 град-1. Большинство стекол с низким ТКЛР отличаются более высокой термической и химической устойчивостью и более высокой температурой размягчения.

Температура размягчения для стекол разного состава изменяется в пределах 350-1 730 °С. Последняя цифра относится к кварцевому стеклу.

Важным параметром, характеризующим оптические свойства стекла, является показатель преломления (n), который в зависимости от состава меняется от 1,3 до 2,0, возрастая с увеличением концентрации окислов PbO, BaO и пр.

Для изготовления ОВ, используемых в диапазоне длин волн 0,8…1,8 мкм, применяются кварцевые стекла с легирующими добавками окиси германия GeO2, фосфора P2O3, повышающими показатель преломления кварца, и добавками окиси бора B2O3, фтора F, понижающими его показатель преломления.

Самым низким значением поглощения в видимой и ближней инфракрасной областях длин волн среди большинства стекол обладает плавленый кварц при высокой степени очистки и гомогенности. Кварц имеет значительные преимущества перед остальными видами стекол из-за малых внутренних потерь на рассеивание. В ОВ из плавленого кварца самое низкое известное значение поглощения составляет 1,9 дБ/км на длине волны 0,85 мкм, 0,291 дБ/км на длине волны 1,3 мкм и 0,154 дБ/км на длине волны 1,55 мкм, следовательно собственное поглощение материала еще меньше. Высокая температура плавления кварца, с одной стороны, требует специальной технологии для изготовления ОВ, с другой, помогает избавиться от различных примесей, испаряющихся при более низких температурах.

Стекла для изготовления ОВ (сердцевины и оптической оболочки) отличаются друг от друга показателем преломления.

Значительное влияние на характеристики ОВ оказывает конструкция защитного полимерного покрытия. Покрытие должно обеспечивать сохранность собственной прочности ОВ, защищая его поверхность от влаги, химических и механических повреждений, фильтрации оболочечных мод и предотвращая возникновение дополнительных потерь на передачу, обусловленных макроизгибами.

Защитная оболочка ОВ из полимерных материалов в общем случае имеет сложную структуру и состоит из первичного, буферного и вторичного покрытий. Первичное покрытие защищает оптическую оболочку ОВ. Буферное – предотвращает возникновение дополнительных потерь на макроизгибах. Вторичное – защищает первичное и буферное покрытия от механических повреждений в процессе изготовления и прокладки ОК. Первичное и буферное покрытия наносятся в процессе вытяжки ОВ, вторичное – методом экструзии при вытяжке ОВ или осуществляется отдельная операция.

В качестве вторичной защиты ОВ могут служить (Рисунок 5.5): трубки оптических модулей или пазы профилированных сердечников ОК; плотные покрытия из полимеров; ленточноэлементная укладка.

 

Рисунок 3.1 Вторичное покрытие оптического волокна: а – плотное; б – трубчатое; в – пазы профилированного сердечника; г – ленточно-элементая укладка: 1 – ОВ, 2 – вторичная укладка

Первичное защитное покрытие (ПЗП) наносится на оптическую оболочку в виде лака с последующим отверждением. Несмотря на его небольшую толщину (от единиц до десятков микрон), ПЗП существенно улучшает характеристики ОВ. Так, например, ПЗП из силиконового компаунда почти на 50 % уменьшает чувствительность одномодового ОВ (в части стабильности фазы) к воздействию раздавливающих нагрузок. Это позволяет во многих случаях использовать для передачи сигналов с повышенным требованием к сохранению поляризации обычные одномодовые ОВ. При воздействии раздавливающей нагрузки на ОВ с кварцевой сердцевиной и кварцевой оптической оболочкой в ПЗП возникают микроизгибы вследствие шероховатости поверхности основания какогото элемента кабельной конструкции.

На практике все большее применение стали получать ОВ с двухслойным покрытием в которых первый слой выполнен мягким (буферным) с низким (1-20 МПа) модулем Юнга, а второй – с жестким модулем Юнга от 0,1 до 4 ГПа. Второй слой накладывается вокруг первого практически без промежутка, т.е. плотно. Такая конструкция ОВ получила название ОВ с плотной защитной оболочкой (ПЗО). Мягкая буферная оболочка достаточно эффективно предохраняет световод от действия раздавливающих нагрузок и обеспечивает малый прирост оптических потерь при изготовлении ОК и его эксплуатации. Выбор материала и размеров вторичной (внешней) защитной оболочки определяют оптические характеристики ОВ и их стабильность во времени. При этом учитываются размеры ОВ, числовая апертура, размеры вторичного защитного покрытия и его материал. Волокна с большой числовой апертурой менее подвержены воздействию микроизгибов.

Основной причиной возникновения микроизгибов в ОВ с ПЗО является различие температурного коэффициента линейного расширения (ТКЛР) материала ОВ и материала защитных полимерных покрытий. Для ОВ в тонком защитном покрытии эта разница не очень существенна, но при наличии П3О влияние микроизгибов на оптические характеристики волокна велики. Кроме этого микроизгибы появляются при усадке полимерных материалов. Поэтому увеличить модуль Юнга внешнего полимерного покрытия за счет ориентирования молекул (вытяжки) при экструдировании нельзя.

Диаметр ОВ по ПЗО обычно составляет от 0,5 до 2,0 мм.

Первичное защитное покрытие наносится на поверхность ОВ при его непосредственном изготовлении в едином технологическом процессе. ПЗП защищает ОВ от механических повреждений, влаги и других внешних факторов. Полимер, используемый для первичного покрытия должен быть стоек при воздействии рабочих температур; реагенты должны быть жидкими при комнатной температуре и иметь достаточно низкую вязкость для наложения на световод в виде пленки толщиной 10-50 мкм концентричным слоем, постоянным по толщине, т.е. вязкость не должна превышать 5 Па×с. Реагирующие компоненты материала должны полностью превращаться в твердый полимер (свободный от растворителя или продуктов реакции) с гладкой поверхностью. Время полимеризации должно быть соотнесено со скоростью вытяжки ОВ. Показатель преломления полимера должен быть не менее 1,43. Первичное защитное покрытие должно обладать хорошей адгезией к материалу оптической оболочки световода и быть эластичным. Это покрытие, как и другие виды покрытий, при его наложении на оболочку ОВ не должно вызывать остаточных напряжений по всей его длине или в локальных точках. Полимерное покрытие должно легко сниматься с поверхности волокна. При выборе материала необходимо учитывать ТКЛР, который должен приближаться к ТКЛР материала ОВ.

Для ПЗП в большинстве своем используются лаки. По способу отверждения они делятся на материалы теплового и ультрафиолетового (УФ) отверждения. К первым из них можно отнести силиконовые компаунды, представляющие собой модифицированную двухкомпонентную силиконовую смолу, отверждаемую при нагреве. Компоненты имеют: удельную плотность (1,09…1,1) г/см3; показатель преломления 1,43-1,52; время полимеризации при температуре 150 °С до 30 мин; ТКЛР=3×10-4 град-1. Указанные значения могут изменяться в зависимости от конкретного типа материала. Основным недостатком данных полимеров является водопроницаемость. Через пленку толщиной приблизительно 50 мкм вода диффундирует до 300 г/м2 в сутки.

Материалы ПЗП ультрафиолетового отверждения имеют лучшую однородность покрытия, так как отверждение происходит практически мгновенно при низкой температуре. Показатель преломления составляет 1,375-1,385. Материал обеспечивает изготовление ОВ со скоростью от 2,5 до 5 м/с.

В качестве ПЗП ОВ могут использоваться неорганические диэлектрические материалов (алмазоподобная форма углерода в виде пленки толщиной в несколько нанометров) и металлы (индий, олово, алюминий), наносимые на поверхность ОВ методами ионного осаждения в вакууме или протягиванием волокна через фильеру с расплавленным металлом. Однако ОВ с металлическими ПЗП имеют большие потери изза наличия микроизгибов, вызванных жесткими свойствами материала покрытия.

Материалы буферного покрытия ОВ должны играть роль демпфера, уменьшающего воздействие защитных оболочек на ОВ. Буферный слой заполняется мягким полимерным материалом, например, СИЭЛ или уретанакрилатные композиции.

В некоторых фирмах, например, в фирме Ericsson, в качестве первичного покрытия ОВ применяется акрилат с УФ обработкой. Акрилатное покрытие наносится двумя отдельными слоями: мягкий внутренний слой и жесткий внешний слой. Обеспечивая физическую защиту и значительную прочность покрытие одновременно придает кабелю стойкость от поперечной силы, абразивного износа и коррозионной среды, например, влаги. Оно также уменьшает риск потерь от микроизгиба.

Акрилат применяется и в качестве связующего материала матрицы ленты для удержания волокон на ленточной структуре. Температурные характеристики для акрилатного покрытия разработаны из расчета эксплуатации в одном диапазоне температур с волоконнооптическими кабелями, от — 40 до + 70°С.

Материалы вторичного защитного покрытия (ВЗП) должны обеспечить защиту ПЗП и буферного слоя от механических повреждений в процессе изготовления и прокладки кабеля. Обычно для этого используют эпоксиакрилаты, уретанакрилаты, фторполимеры, полипропилен, найлон12, полиамид, капрон, полиэтилены, кремнийорганические резины и пр. Материал вторичного защитного покрытия должен обеспечить механическую прочность покрытия выше прочности ОВ. Однако необходимо учитывать воздействие ВЗП на ОВ, возникающее за счет разности ТКЛР материала ВЗП и волокна, а также вклада релаксационных напряжений в материал покрытия. Влияние ВЗП на ОВ можно уменьшать за счет применения тонкослойных покрытий и управления релаксационными и ориентационными процессами в полимерах. Тонкослойные покрытия наносят с использованием эпоксиакрилатов и уретанактилатов.

Значения ТКЛР различных материалов приведены в таблице (Таблица 5.2).

 

Таблица 3.1 ТКЛР материалов, применяемых для изготовления ОВ и ОК

Материал ТКЛР, град-1 Материал ТКЛР, град-1
Кварц 5,8.10-7 Поливинилацетат 8,6.10-5
Полиэтилен низкой плотности (2,2-5,5).10-4 Поликарбонат 6.10-6
Полиэтилен высокой плотности 4.10-4 Полиамид 1,5.10-4
Полипропилен 1,1.10-4 Найлон-12 1.10-4
Поливинилхлорид 1,6.10-4 Халар 8.10-5
Полистирол 8.10-5 Хайтрал 8.10-5
Фторопласт-40 (6-9).10-5 Самозатухающий полиэтилен (2,1-5,5).10-4
Полиакрилат 7,7.10-5 Полиуретан (1-2).10-4
Сталь (1,1-1,8).10-5 Алюминий (2,2-2,5).10-5

Н

4.1. Разъемные соединители
4.1.1. Назначение оптических разъемов и основные требования к ним

 

Оптические разъемы, которые иногда называются разъемными соединителями, предназначены для обеспечения разъемного подключения соединительных и оконечных шнуров к коммутационному оборудованию в кроссовых, информационным розеткам рабочих мест и к сетевому оборудованию.
В перечень основных функций оптического разъема входит:

• обеспечение ввода волокна в точку сращивания с заданным радиусом изгиба;
• защита волокна от внешних механических и климатических воздействий;
• фиксация волокна в центрирующей системе.

Изделия, рассматриваемые в этом разделе, должны отвечать следующим основным техническим требованиям:

• внесение минимального затухания в сочетании с получением высокого затухания обратного рассеяния;
• обеспечение долговременной стабильности и воспроизводимости параметров;
• высокая механическая прочность при минимальных габаритах и массе;
• простота установки на кабель;
• простота процесса подключения и отключения;
• наличие у наконечников выпуклых торцевых поверхностей;
• предварительная специальная обработка наконечников.

Требования стандартов к оптическим разъемам содержатся в обоих основных нор-мативных документах (TIA/EIA-568-A и ISO/IEC-11801). Стандарты нормируют только смые общие положения и задают:

• тип разъемов, допустимых для применения в оптических подсистемах СКС;
• основные передаточные параметры разъемов различных типов;
• требования к долговечности разъемов;
• правила подключения оптических разъемов.

В СКС, согласно действующим редакциям стандартов, можно использовать оптические разъемы только двух типов – SC и ST. Во всех вновь создаваемых СКС должны применяться только разъемы типа SC. В существующих СКС с разъемами типа ST их можно продолжать использовать, при расширении таких СКС тоже можно применять ST разъемы. Для подключения к СКС сетевого оборудования с разъемами других типов предлагается использовать оконечные шнуры, с одной стороны которого установлены вилки разъема SC, а с другой – вилки разъема другого типа. Не исключается также применение адаптеров (переходников) с разъемов SC на разъемы другого типа, которые рассмотрены далее.

Разъем должен снабжаться символьной маркировкой в виде букв А и В. Вилку с маркировкой А всегда необходимо подключать к розетке с такой же маркировкой, и наоборот. Двойная вилка SC разъема по стандарту должна иметь разную маркировку своих половин, причем, если смотреть на нее со стороны наконечников так, чтобы ключи были сверху, то левая вилка всегда маркирована буквой А, а правая – буквой В. Маркировка проходной розетки имеет одну особенность. По разным своим сторонам она имеет разную маркировку (Рисунок 4.2). Смысл маркировки вилок и розеток разъема SC заключается в том, что она позволяет определить направление «движения» оптического сигнала. Вилка с маркировкой А всегда является источником, а розетка с такой же маркировкой – приемником, и наоборот. Аналогично на сетевом оборудовании розетка с маркировкой А является входом оптического приемника, а с маркировкой В выходом оптического передатчика.
В настоящее время большинство разъемов рассчитано на соединение двух световодов. Существуют конструкции, получившие название групповых (или многоканальных) разъемов, которые обеспечивают одновременное сращивание двух или более пар волоконных световодов. При этом доля таких конструкций в общем объеме растет очень быстрыми темпами. Для применения в специальных условиях эксплуатации (повышенная влажность, пары агрессивных материалов и т.д.) используются герметичные разъемы. Известны и конструкции так называемых гибридных разъемов, позволяющих одновременно сращивать как световоды, так и электрические проводники.

Существуют линзовые и контактные варианты исполнения оптических разъемов. Разъемы линзового типа (Рисунок 4.2) были широко распространены на ранних этапах развития техники оптической связи и предполагают использование линз или их аналогов. С помощью данного элемента свет, выходящий из передающего световода, сначала преобразуется в параллельный пучок большого диаметра, а затем с помощью второго элемента фокусируется на сердцевину принимающего волокна. Основным преимуществом данного варианта является меньшая чувствительность к осевым и боковым смещениям сращиваемых волокон.



Рисунок 4.2 Оптический разъем линзового типа

 

Разъемы контактного типа (Рисунок 4.3) предполагают соединение световодов встык, причем дополнительно контролируется параллельность их осей друг другу и минимально возможное расстояние между торцами. За счет такой конструкции соединители 105
контактного типа позволяют получить существенно лучшие массогабаритные показатели и принципиально меньшее затухание сигнала (отсутствуют потери в линзах и на френелевское отражение). По этой причине подавляющее большинство современных конструкций разъемов реализуют контактную схему соединения.



Рисунок 4.3 Оптический разъем контактного типа

 

Основой большинства конструкций разъемов контактного типа является штекерный наконечник. Этот наконечник вставляется в юстирующий элемент в виде втулки, а сам разъем содержит два основных компонента: вилку (коннектор) и розетку (coupler).

Основная масса разъемов, выпускаемых промышленностью, реализована по так называемой симметричной схеме, то есть оба сращиваемых световода армируются одинаковыми вилками, которые затем с двух сторон вставляются в соединительную розетку, снабженным специальным центратором. Существует также достаточно немногочисленная группа оптических разъемов, которые содержат всего два элемента: вилку и розетку. Такие соединители получили название несиммметричных.
Для фиксации вилки, установленной в розетку, может использоваться байонетный элемент (так называемый разъем типа ST), защелка, причем данный элемент может быть выполнен как внутренним (разъем типа SC), так и внешним рычажного типа (разъемы LC, Е-2000), а также многогранная или круглая с накатанной поверхностью накидная гайка (разъемы типов FC и SMA). Аналогичным образом производится подключение к оптическому кабелю оконечного активного оборудования, интерфейс которого снабжается ответной частью розетки оптического разъема.

Разъемы изготавливаются как в многомодовом, так и в одномодовом варианте, причем последний конструктивно оформляется аналогично многомодовому разъему и отличается в основном более жесткими допусками на геометрические размеры наконечника вилки и центрирующих элементов розетки, позволяющими удержать потери при сращивании одномодовых световодов в приемлемых пределах. Так, например, стандартный диаметр отверстия наконечника вилки для армирования одномодовых световодов составляет 126+1/-0 мкм, тогда как в наконечниках вилок для многомодовых волокон значение этого параметра составляет 127+2/-0 мкм.
Многие многомодовые разъемы имеют вилки нескольких разновидностей, рассчитанные для установки на волокно с различным диаметром оболочки (125, 140, 280 мкм и т.д.). Конструктивно они отличаются друг от друга только диаметром отверстия наконечника.
Рабочий температурный диапазон большинства конструкций оптических разъемов составляет от -40 до +85 °С, то есть совпадает с рабочим температурным диапазоном большинства конструкций кабелей внешней прокладки.

Основные параметры некоторых типов оптических разъемов приводятся в таблице (Таблица 4.1), а схема подключения представлена на рисунке (Рисунок 4.2).


Таблица 4.1 Основные параметры оптических разъемов

Тип разъема Материал наконечника Фиксатор Среднее затухание, дБ,λ=1300 нм
многомодовый одномодовый
FC Керамика Накидная гайка 0,2 0,3
MIC Керамика Защелка 0,3 0,4
SC Керамика Защелка 0,2 0,25
SMA Сталь Накидная гайка 1,0 -
ST Керамика Байонетный 0,25 0,3
E-2000 Мельхиор Защелка 0,2 0,25
         

 

 


Рисунок 4.4 Схема подключения оптического разъема

 

4.1.2. Параметры оптических разъемов
Вносимые потери

 

Потери в оптических разъемах определяются целым рядом причин, которые в общем виде могут быть выделены в следующие группы:

• внутренние факторы, которые определяются допусками на геометрические размеры световодов;
• внешние факторы, определяемые качеством изготовления отдельных элементов разъема и его технологическими допусками;
• потери, вызванные отражениями и рассеянием;
• потери, вызванные загрязнениями.

К числу основных внутренних факторов, которые вызывают потери в оптических разъемах, относятся эксцентриситет и эллиптичность сердцевины, а также разность диаметров, числовых апертур и профилей показателей преломления сращиваемых световодов. Необходимость учета эксцентриситета и эллиптичности возникала на ранних стадиях развития техники оптической связи. В настоящее время в связи с достигнутым технологическим уровнем изготовления оптических волокон эти факторы перестали играть первостепенное значение. Так, например, при величине эллиптичности сердцевины 5% вносимые потери не превышают 0,1 дБ.
Потери за счет разности диаметров сращиваемых световодов наиболее часто встречаются на практике в случае применения многомодовой техники, так как стандартами допускается использование в СКС двух типов волокон с диаметрами сердцевины 50 и 62,5 мкм. Сразу же отметим, что потери этого вида происходят только при переходе из волокна с большим диаметром в волокно с меньшим диаметром. При сращивании волокон с одинаковыми номинальными диаметрами потери рассматриваемого вида возникают из-за допуска на диаметры сердцевины.

Потери за счет разности числовых апертур возникают, главным образом, из-за наличия производственных допусков на этот параметр.
В перечень составляющих потерь, вызываемых внешними факторами, входят потери за счет наличия воздушного промежутка между торцами сращиваемых световодов, радиальных и угловых смещений волокон, непараллельности торцевых поверхностей световодов в разъемах. Потери этого вида обусловлены неизбежными производственными допусками на геометрические размеры отдельных деталей оптического разъема, выполняющих центрирование сращиваемых волокон.

В тех случаях, когда между торцевыми поверхностями сращиваемых световодов имеется воздушный промежуток, возникают дополнительные френелевские потери, которые обусловлены частичными отражениями светового потока на границе раздела воздухстекло.

В любом оптическом разъеме между торцевыми поверхностями сращиваемых световодов обязательно остаются воздушные зазоры большей или меньшей толщины и/или площади, вызванные неизбежными погрешностями и допусками на изготовление. В таких областях за счет наличия перехода стекловоздухстекло возникают френелевские отражения, которые приводят к появлению отраженного в обратном направлении светового потока.

Поток обратного отражения оказывает отрицательное влияние на высокоскоростные лазерные оптические передатчики, так как, попадая обратно в резонатор, он вызывает сильные искажения передаваемого сигнала. В принципе причиной возникновения обратных отражений может явиться любая неоднородность световода, однако наибольший вклад вносят оптические разъемы. На основании этого в процессе создания линий оптической связи значение обратного отражения должно контролироваться достаточно жестко. Мерой величины обратных отражений является коэффициент обратного отражения, который определяется как отношение мощности отраженного светового потока к мощности падающего и, из-за своей малости, выражаемый обычно в логарифмических единицах.

Стандарты TIA/EIA-568A и ISO/IEC 11801 требуют применять в конструкции многомодовых оптических разъемов такие решения, чтобы они имели коэффициент обратного отражения не хуже -20 дБ, тогда как для одномодовых разъемов величина этого параметра должна быть не хуже -26 дБ. Фактически последнее значение недостаточно для многих приложений, и разработан ряд методов по его снижению. В зависимости от достижимого коэффициента обратного отражения одномодовые разъемы делят на классы:

• PC < — 30 дБ
• Super PC (SPC) < — 40 дБ
• Ultra PC (UPC) < — 50 дБ
• Angled PC (APC) < — 60 дБ

Обязательным условием минимизации обратного отражения является наличие так называемого физического контакта (physical contact – PC), при котором стекло сердцевины световода вилки одного разъема прижато к стеклу сердцевины другого (по крайней мере, частично) без воздушного зазора. Наличие физического контакта особенно важно для одномодовых разъемов. Этого условия практически невозможно добиться в наконечниках с плоской формой торцевой поверхности, популярных в разъемах разработки до 1985 года (Рисунок 4.5 а). Для достижения физического контакта применяют целый ряд технических и технологических приемов, краткий перечень основных из которых включает в себя:

• нажимные пружины, которые при вставленных в розетку вилках прижимают торцы наконечников друг к другу;
• наконечники с выпуклыми торцевыми поверхностями (радиус скругления 10-15 мм) – Рисунок 4.5 б;
• специальную технологию обработки торцевой поверхности.

Наиболее эффективным, хотя самым сложным в технической реализации и соответственно дорогим средством минимизации обратных отражений, является применение наконечников со скошенными под небольшим углом (примерно 8°) торцевыми поверхностями (так называемые pre-angled endface-наконечники) – Рисунок 4.5 в.


Рисунок 4.5 Формы торцевой поверхности наконечников коннекторов:


a) плоская; б) выпуклая классов PC, SuperPC, UltraPC; в) скошенная (Angled PC)

Упомянем также еще одно техническое решение, которое пользовалось большой популярностью на ранних этапах развития техники волоконнооптической связи. Для минимизации обратных отражений в разъемы здесь в область контакта световодов закапывается прозрачная иммерсионная жидкость, показатель преломления которой выбирается близким к показателю преломления стекла. Подобное решение существенно усложняет эксплуатацию разъемов и в связи с улучшением технологии обработки наконечников практически вытеснено из широкой практики. Иммерсионный гель применяется только в некоторых типах так называемых механических коннекторов и в механических сплайсах, то есть в элементах, где число циклов сращивания и разъединения сведено к минимуму.

 




Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2014-01-07; Просмотров: 1926; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.057 сек.