Практическая работа № 3

"Пассивные компоненты волоконно-оптических систем передачи"

1. Цель работы: ознакомиться с пассивными компонентами и установленными на них стандартными терминами и определениями, рекомендуемыми для применения во всех видах документации и литературы, входящих в сферу работ по стандартизации в области волоконно-оптических систем передачи.

2. Литература.

2.1. Фокин В.Г. Оптические системы передачи и транспортные сети. Учебное пособие. – М.; Эко-Тренз, 2008.

2.2. Попов Г.Н. Телекоммуникационные системы передачи. Часть 1,

2-ое изд. – Новосибирск: Веди. 2006.

2.3. Неудачина О.И. Элетронный учебник по ТМ и О ВОСП,

- Улан- Удэ: «БФ СибГУТИ», 2016.

2.3. Конспект лекций.

3. Подготовка к работе.

3.1. Ознакомиться с общими понятиями компонентов ВОСП

3.2. Назначением пассивных компонентов ВОСП

4. Методические указания.

          4.1.Общие   понятия
     Компонент волоконно-оптической системы передачи; компонент ВОСП: Изделие оптики, оптоэлектроники или оптико-механическое изделие, являющееся частью волоконно-оптической системы передачи, которое может быть выделено как самостоятельное изделие с точки зрения требований к испытаниям, приемке, поставке и эксплуатации, и предназначенное для выполнения одной или нескольких функций по передаче, распределению, ответвлению, объединению, коммутации, задержке, преобразованию, формированию, усилению, модуляции оптического сигнала.
          Активный компонент ВОСП: Компонент волоконно-оптической системы передачи, воздействующий на оптическое излучение при выполнении определенных функций.
          Пассивный компонент ВОСП: Компонент волоконно-оптической системы передачи, не воздействующий на оптическое излучение при выполнении определенных функций. К пассивным компонентам ВОСП относятся:

1.Оптические адаптеры предназначены для соединения оптических волокон, оконцованных коннекторами различных типов. Оптические адаптеры позволяют с высокой точностью соединять и центрировать относительно друг друга коннекторы SС, LC, FC, ST, а так же различные их сочетания.

Для обеспечения точности соединения в оптических адаптерах используются специальные втулки — центраторы, которые, в большинстве случаев, изготавливаются из диоксида циркония. Для соединения коннекторов с различающимися диаметрами феррул (SC-LC, LC-FC) используются два центратора и корпус с точной геометрией.

Оптические адаптеры имеют металлический или пластиковый корпус.

Для надежного закрепления коннекторов используют штыревые фиксаторы, а пазы под "ключ" предохраняют соединяемые в адаптерах коннекторы от осевого сдвига.

Оптические адаптеры могут применяться как для соединения двух коннекторов, так и для подключения коннектора к розетке отличающегося типа.

FC/FC, female-female LC /LC, female-female

SC/SC, female-female SC/LS, female-female

SC/SC, female-female

2. Оптический аттенюатор предназначен для внесения в волоконно-оптическую линию затухания заданной величины. Намеренное внесение затухания в линию используется в случаях, когда требуется снизить мощность сигнала перед оптическим приемником.

Использование аттенюаторов позволяет применять приемо-передающее оборудование с одинаковыми характеристиками на волоконно-оптических линиях с различным затуханием. Широкое применение получили два вида аттенюаторов — фиксированные и переменные.

Фиксированные аттенюаторы имеют установленное изготовителем значение затухания, величина которого может составлять 0, 5, 10, 15 или 20 (дБ). Затухание может вноситься посредством воздушного зазора фиксированной величины, или посредством специального поглощающего фильтра, встроенного в аттенюатор.

Такие аттенюаторы позволяют соединить два оптических патч-корда (тип "мама"-"мама") или патчкорд и оптическую розетку (тип "мама"-"папа").

Переменные аттенюаторы допускают регулировку величины затухания в пределах от 0 до 25 (дБ) для многомодовых и одномодовых волокон с точностью установки величины затухания 0,5 дБ. Регулировка достигается путем изменения величины воздушного зазора между торцами феррул соединяемых коннекторов.

Оптические аттенюаторы поставляются в индивидуальной упаковке и сопровождаются кратким отчетом о тестировании. Для оптических аттенюаторов с фиксированным значением вносимого затухания указывается результат тестирования на двух длинах волн — 1310 нм и 1550 нм.

Оптические аттенюаторы используются в различных сферах: телекоммуникации, кабельное телевидение, системы телеметрии и пр.

SC, female-female

LC, male-female FC, female-female

FC, male-female LC, female-female

SC, female-male

3. Патч-корды — это оптические шнуры, оконцованные коннекторами ST, FC, SC, LC с различными типами полировки. Устройства предназначенны для коммутации активного или пассивного телекоммуникационного оборудования.

Одномодовые и многомодовые оптические шнуры изготавливаются из:

— оптических волокон с буферным покрытием диаметром 0,9 мм

— одноволоконного кабеля толщиной 2 мм или 3 мм

— двухволоконных кабелей 2 х 4 (мм) и 3 х 6 (мм)

При изготовлении патч-кордов соблюдаются международные нормы и стандарты качества (IEC и TELCORDIA). К наиболее важным характеристикам патч-кордов относятся прямые и обратные потери, максимальный радиус кривизны, смещение вершины феррула, положение торца волокна в ферруле, устойчивость к механическим воздействиям.

Современные оптические шнуры допускают изгиб с радиусом, равным 40 радиусам изгибаемого оптического волокна. В проектах FTTH используются патч-корды с повышенной гибкостью и прочностью.

Патч-корд с коннекторамиLC/FC Патч-корд с коннекторами SC/SC

Патч-корд с коннекторами LC/LC

4. Пигтейл или монтажный оптический шнур — это кусок волоконно-оптического кабеля, оконцованный с одной стороны. Пигтейлы используются для быстрой оконцовки волоконно-оптического кабеля при монтаже сетей связи путем присоединения пигтейла к кабелю с помощью сварки или механических соединителей.

По сути, пигтейл — это патч-корд без второго коннектора, поэтому к пигтейлам предъявляются требования, сходные с требованиями к патч-кордам. К важным характеристикам пигтейлов относятся прямые и обратные потери, положение волокна в ферруле коннектора, механическая прочность.

Пигтейлы используются при монтаже пассивных распределительных устройств, таких как оптические кроссы.

Пигтейл или монтажный оптический шнур

5. Термоусадочные трубки или комплект для защиты сварных соединений (КДЗС) служит для защиты от повреждений точек сварки оптических волокон.

Термоусадочная трубка КДЗС состоит из внешней термоусаживаемой трубки, внутренней трубки из клея-расплава и металлического стержня. Металлический стержень помещается во внешнюю трубку и служит для предотвращения изгибов и сохранения формы трубки в целом.

При нагреве КДЗС до температуры 110-120°C, внутренняя трубка полностью расплавляется, а внешняя равномерно сжимается. Таким образом обеспечивается надежная защита сварного соединения.

В телекоммуникациях и сетях CАTV используются трубки КЗДС размеров 40 мм или 60 мм. Для размещения нескольких сварных соединений, защищенных КДЗС, используются сплайс-кассеты со специальными посадочными местами под КДЗС.

6. Оптические коннекторы применяются при оконцовке оптических шнуров различных типов, а также выводов оптических устройств, таких как циркуляторы, сплиттеры, мультиплексоры и другие. В телекоммуникациях и сетях кабельного телевидения наибольшее распространение получили коннекторы типов LC, SC, FC, ST.

Оптический коннектор состоит из корпуса, внутри которого расположен керамический наконечник (феррула) с прецизионным продольным концентрическим каналом. В коннекторах типов SC, FC и ST используются феррулы с внешним диаметром 2,5 мм.

В коннекторах типа LC — 1,25 мм. Феррулы коннекторов изготавливаются из диоксида циркония и обладают повышенной стойкостью к истиранию и царапинам. Для обеспечения наиболее плотного соединения коннекторов и снижения затухания и обратного отражения в точке их соединения, торец феррулы полируется.

Наиболее распространенные типы полировки — UPC (Ultra Physically Contact) и APC (Angled Physically Contact).

При полировке UPC плоскость торца феррулы перпендикулярна оптическому волноводу волокна.

При полировке APC плоскость торца феррулы наклонена под углом 8°.

В телекоммуникациях стандартно используются оптические коннекторы с полировкой UPC, обозначаемые синим цветом, реже APC, обозначаемые зеленым цветом.

Оптический коннектор FC/UPC Оптический коннектор SC/APC

Оптический коннектор SC/UPC Оптический коннектор LC/UPC

7. Оптические сплиттеры/разветвлители являются пассивными компонентами оптических сетей связи и предназначены для деления мощности оптического сигнала на части в заданных пропорциях. В общем виде сплиттер можно представить как узел с определенным количеством входных и выходных оптических каналов, между которыми и происходит деление мощности.

Наиболее широкое применение сплиттеры нашли в сетях операторов кабельного телевидения и в современных пассивных оптических сетях (PON). Существенное отличие в использовании делителей в сетях кабельного телевидения и в сетях PON заключается в том, что в сетях КТВ сигнал передается в одном направлении, а в сетях PON требуется дуплексная передача сигналов. Это отличие предъявляет более жесткие требования к качеству оптических компонентов.

Оптические планарные сплиттеры (разветвители) PLC (Planar Lightwave Circuit) предназначены для объединения и разделения мощности оптических сигналов равномерно между всеми выходами

Устройства полностью пассивны. Отсутствие потребности в электропитании позволили сплиттерам получить широкое распространение в сетях, построенных на основе технологии PON и FTTx.

PLC торговой марки UpNet выпускаются в конфигурациях 1xM (M = 2, 3, 4, 6, 8, 12, 16, 32, 64) и 2xN (N = 2, 4, 8, 16, 32, 64).

Оптические сплиттеры PLC отличаются высокой стабильностью характеристик в диапазоне длин волн от 1260 до 1650 нм.

Оптические планарные сплиттеры PLC созданы на основе планарных волноводов.

Технология производства достаточно проста и имеет несколько основных этапов. Первый из них заключается в нанесении на подложку отражающего слоя-оболочки. На данный слой наносится материал волновода, на котором в последствии формируется маска для травления. Результатом процесса травления является система волноводов, являющаяся, по сути, оптическим делителем. Система планарных волноводов покрывается вторым отражающим слоем-оболочкой. Необходимое количество разветвлений PLC достигается сочетанием делителей 1x2. Полученный кристалл соединяется с оптическими волокнами и фиксируется в корпусе.

Особенности

·         Низкое значение допустимой неравномерности деления оптической мощности между выходными портами

·         Возможность интегрирования в оптические модули и муфты

·         Установка в различные типы корпусов, в т.ч. в стоечный 19" 1U/2U

·         Низкие потери уровня сигнала

Сварной сплиттер 3х1

Оптические сварные сплиттеры предназначены для деления мощности оптических сигналов на части в заданных пропорциях.

Устройства могут быть двух видов: торцевые и биконические. В биконических излучение передается через боковую поверхность. В торцевых излучение передается через торцы соединенных волноводов. Наибольшее распространение на рынке получили биконические разветвители, в которых оптические волноводы совмещаются так, чтобы необходимая доля оптического сигнала передавалась через боковые поверхности.

Особенностью оптических сплиттеров сварного типа является возможность неравномерного деления оптического сигнала. Например, возможно производство сплиттеров 1x3 с отношением деления уровня оптической мощности 20%/30%/50%. Эта особенность используется в сетях кабельного телевидения и системах PON, где разные ответвления сети имеют различный оптический бюджет линии.

Сплиттеры сварного типа не позволяют передавать сигналы с широким спектром длин волн.

Сварные сплиттеры делятся на однооконные, двухоконные и трехоконные. В зависимости от "оконности" делители могут с минимальными потерями пропускать сигналы на длинах волн, которые используются в сетях PON: 1310, 1490, 1550 нм.

Особенности

·         Возможность деления уровня оптической мощности в любом соотношении (с шагом 1%)

·         Высокая точность деления сигнала

·         Установка в различные типы корпусов, в т.ч. в стоечный 19" 1U

·         Низкие потери уровня сигнала

Планарный сплиттер 1х16

8.Оптические кроссы или оптические распределительные устройства (Optical Distribution Frame) используются для распределения волоконо-оптических кабелей, подведенных на узел связи, обеспечивая удобство подключения активного и пассивного телекоммуникационного оборудования. Для упорядочивания и ровной укладки оптических волокон внутри кросса используются сплайс-кассеты. Оптические адаптеры монтируются либо на сменных планках емкостью 4/8 портов каждая, либо непосредственно на лицевую панель кросса.

Настенный кросс представляет из себя металлический короб, в котором размещаются элементы крепления и распределения оптических кабелей и волокон. Для защиты точек распределения оптических волокон вне узлов связи используются антивандальные оптические кроссы настенного типа, которые имеют более прочную конструкцию и оснащены замком.

Кроссы стоечного типа 19" (Optical Distribution Frame, ODF, оптическое распределительное устройство) используются для распределения волоконо-оптического кабеля, подведенного к телекоммуникационной стойке для обеспечения удобного подключения активного телекоммуникационного оборудования и пассивных систем.

Типичный кросс представляет собой металлический ящик типоразмера 19" для крепления в стандартной стойке, сзади в него вводится оконечиваемый кабель, спереди расположены планки с портами.

Кроссы стоечного типа используются, как правило, при распределении кабелей с большим числом волокон и применяются на узлах связи

Сваренный кросс на 64 порта типа LC, 2-хюнитовый

9. Оптические циркуляторы — это 3-портовое устройство с изолированными однонаправленными портами,

которое разделяет встречные световые потоки за счет эффекта поляризации и распределяет их по соответствующим портам.

Циркуляторы используются для организации дуплексного канала связи по одному волокну независимо от источника излучения. Наиболее часто циркуляторы применяются при уплотнении каналов в сетях 10 Gigabit Ethernet.
Устройства передают сигнал с порта 1 на порт 2 и с порта 2 на порт 3.

Оптический циркулятор

10 . При необходимости быстро соединить оптические волокна на любом оптическом кабеле (воздушной подвески, проложенном в открытом грунте, либо проложенном в канализации) используют соединители Fibrlok II. Они идеально подходят для проведения ремонтных работ и в некоторых случаях при строительстве новых линий.

Универсальные соединители Fibrlok II 2529 предназначены для работы как с одномодовыми, так и многомодовыми оптическими волокнами со стандартными диаметрами светоотражающей оболочки и защитного покрытия. Для монтажа соединителей используются наборы инструментов 2559 , 2559-С .

Сборка соединителя с подготовленными волокнами и его закрытие осуществляются с использованием специального приспособления Fibrlok 2501.

После того, как в соединитель вставлены подготовленные волокна, его крышка защелкивается инструментом для монтажа Fibrlok 2501. Для сращивания волокон в соединителях Fibrlok II достаточно одного движения крышки, что приводит к сжатию лепестков центрирующего элемента, точно и надежно фиксируя волокна.

5. Задание на выполнение практической работы

5.1. Разобраться, что такое компоненты ВОСП. Понятие активных и пассивных компонентов.

5.2. Ознакомиться с большим разнообразием пассивных компонентов ВОСП, их назначением.

5.3. Описать компоненты представленные на лабораторном стенде.

6. Содержание отчета

6.1. Отчет должен содержать данные п. 5.3. задания на практическую работу.

7. Вопросы к защите

7.1. Уметь определить представленный преподавателем

компонент.

7.2. Дать его характеристику представленного компонента.

7.3. Перечислить пассивные оптические компонент необходимые

для организации простейшего линейного тракта.

7.4. Сравнительная характеристика разъемных и не разъемных

соединителей.

7.5. Область применения переменного аттенюатора.

Электронный учебно-методический комплекс по ТМ и О ЦВОСП

Практическая работа № 3

Оглавление