3.2.1. Пассивное оптическое оборудование

 Виды оптических патчкордов, пигтейлов, адаптеров

Классификация оптических пигтейлов, патчкордов и адаптеров в целом одинакова и основана на следующих параметрах:

• стандарт коннектора (разъема);
• способ шлифовки;
• тип волокна – многомодовое или одномодовое;
• коннектор – одинарный иди дуплекс.

В результате различных комбинаций всех этих типов получается огромное множество модификаций коннекторов и адаптеров.

Оптические коннекторы

Что означают все эти буквы? Возьмем типичную маркировку оптического патчкорда. К примеру, SC/UPC-LC/UPC MultiMode Duplex. SC и LC – это типы коннекторов. Здесь мы имеем дело с патчкордом – переходником, так как два разных типа разъема; UPC – тип шлифовки; Multimode – вид волокна, здесь многомодовое волокно, еще может быть обозначено аббревиатурой MM. Одномодовое маркируется как SinglеMode или SM; Duplex – два разъема в одном корпусе, для более плотного расположения. Обратный случай – это Simplex, один коннектор.   Пример Duplex:

Типы полировки (шлифовки) оптоволоконных разъемов

Шлифовка или полировка оптоволоконных разъемов призвана обеспечить идеально плотное соприкосновение сердечников оптоволокна. Между их поверхностями не должно быть воздуха, так как это ухудшает качество сигнала.  На данный момент используются такие типы полировки, как PC, SPC, UPC и APC.

PC – прародитель всех остальных видов полировки. Разъем, обработанный методом PC (в том числе вручную), представляет собой скругленный наконечник.

Обратите внимание, на рисунке видно, что соединение коннекторов с плоским торцом чревато возникновением воздушной прослойки. В то время как скругленные торцы соединяются более плотно. Может применяться в сетях небольшой дальности, предполагающих небольшую скорость передачи данных.

SPC – улучшенный вариант PC, но шлифовка производится только машинным способом.

UPC  – почти плоский (но не совсем) разъем, который производится с применением высокоточной обработки поверхности. Дает отличные показатели отражательной способности (по сравнению с PC и SPC), поэтому  активно применяется в высокоскоростных оптических сетях. Коннекторы с этим типом разъема чаще всего – синие.

APC  – разъем, обработанный по совсем другому принципу: концы скошены под углом 8 градусов. Такая полировка поверхности дает самые лучшие результаты. Обратные отражения сигнала практически сразу покидают покидают оптоволокно, и благодаря этому снижаются потери. Разъемы с полировкой APC применяются в сетях с высокими требованиями к качеству сигнала: передача голосовых, видеоданных. Как пример – кабельное телевидение. Коннекторы с этим типом разъема – зеленого цвета.

Ниже на рисунке схематично показано как отражённый на стыке сигнал распространяется не по той же оси, что основной сигнал, благодаря чему оказывает меньшее влияние на него.

Несовместимость прямой и угловой полировки

Внимание! Коннекторы с шлифовкой APC  не подходят к разъемам с другой полировкой (PC, SPC, UPC) и вызывают взаимное повреждение. Полировки PC, SPC, UPC взаимно совместимы.

В оптических системах широко распространена прямая полировка UPC – на нее рассчитано большинство портов в активном оборудовании, с ней изготавливаются коннекторы оптических патч-шнуров и пигтэйлов. Для решений, использующих прием и передачу по одному и тому же волокну, для защиты активного оборудования, чувствительного к обратным отражениям, была разработана угловая полировка коннекторов APC.

Поскольку в технологии PON сеть строится на использовании одного волокна в обе стороны для приема и передачи для всех пользователей, производители оборудования PON предлагают компоненты с зелеными проходными адаптерами и портами, рассчитанными на угловую полировку. Это касается делителей (сплиттеров), пигтэйлов, по крайней мере, части портов активного оборудования на центральном узле (OLT, Optical Line Terminal), а иногда и абонентского оборудования ONT/ONU (Optical Network Terminal/Optical Network Unit).

Типы оптических разъемов

На практике на оптоволоконных сетях в подавляющем большинстве используют разъёмы типа FC, LC, SC.

FC

Старый, зарекомендовавший себя стандарт. Отличное качество соединения, особенно  FC/UPC, FC/APC.

• подпружиненное соединение, за счет чего достигается “вдавливание” и плотный контакт;
• металлической колпачок – прочная защита;
• коннектор вкручивается в розетку, а значит, не может выскочить, даже если случайно дернуть;
• шевеление кабеля не влияет на соединение.

Однако плохо подходит для плотного расположения разъемов – необходимо пространство для вкручивания/выкручивания.

SC

Более дешевый и удобный, но менее надежный аналог FC. Легко соединяется (защелка), разъемы могут располагаться плотно. Однако пластиковая оболочка может сломаться,  да и на затухание сигнала и обратные отражения влияют даже прикосновения к коннектору. В общем, используется наиболее часто, но не рекомендован на важных магистралях.

LC

Уменьшенный аналог SC. За счет малого размера применяется для кроссовых соединений в офисах, серверных и т.п. – внутри помещений, там где требуется высокая плотность расположения разъемов. Автор разработки этого типа коннектора – ведущий производитель телекоммуникационного оборудования, Lucent Technologies (США) – изначально прогнозировал своему детищу судьбу лидера рынка. В принципе, так оно и есть. Особенно учитывая то, что этот тип разъема относится к соединениям с повышенной плотностью монтажа.

Розетки для монтажа в оборудование

Розетка для установки у абонента

Так это выглядит у абонента в квартире/доме

Оптические шнуры (Оптический патч корд)

Оптический патч корд или оптический соединительный шнур (от англ. patch cord – шнур соединительный) — это коммутационный шнур, являющийся одной из основных частей СКС (Структурированной Кабельной Системы). Оптические шнуры являются отрезком оптического кабеля с оптическими коннекторами на обеих концах, и предназначены для коммутации двух распределительных устройств (кроссов), либо распределительные устройства с активным оборудованием между собой. Построение волоконно-оптических коммутационных систем для передачи информации не представляется возможным без оптических патч кордов.

Оптические шнуры являются главным средством соединения при построении оптоволоконных сетей.
Все соединительные патч корды (оптические шнуры) делятся между собой по типу волокна на одномодовые и многомодовые. Наши шнуры маркируются цветом по общепринятому международному стандарту:
– одномодовые 9/125 (SM – single mode) шнуры – Θ желтым цветом;
– многомодовые 50/125 (MM – multi mode)  шнуры – Θ оранжевым цветом;
– многомодовые 62.5/125 (MM – multi mode)  шнуры – Θ серым цветом + синий и чёрный (американо-японский стандарт) Θ  Θ

Для изготовления готового соединительного или переходного оптического шнура, отрезок оптического кабеля необходимой длины, с двух сторон оконцовывается оптическими коннекторами.
Наиболее распространенные типы коннекторов – FC, SC, LC, и ST.
Тип коннектора непосредственно является признаком, который определяет будущее предназначение оптического шнура (патч-корда). В зависимости от установленных коннекторов различают два типа оптических патч кордов:
Соединительный патч корд оптический (имеет на разных концах коннекторы одного типа);
Переходной патч корд оптический (имеет на разных концах  коннекторы разных типов).
Мы изготавливаем оптические шнуры из дуплексного (duplex) и симплексного (simplex) оптического кабеля.

Оптоволоконные гильзы – КДЗС

КДЗС расшифровывается как Комплект Деталей Защиты Сростка оптоволокна.

В среде кабельщиков-спайщиков это сокращение почти не используется, чаще употребляется выражение “оптоволоконная гильза” или “термоусаживаемая гильза”. Обозначение КДЗС тем не менее является официальным и используется в прайс-листах, инструкциях и прочих документах.

Слово же “гильза” повелось от схожих по виду и назначению полиэтиленовых трубочек используемых при монтаже кабелей с медными жилами. Те же, в свою очередь получили это “жёсткое” название от бумажных предшественников.

Конструкция КДЗС

Состоит из трёх не рассыпающихся деталей: металлического стержня, клеевой трубки и трубки-термоусадки. На следующей фотографии хорошо видны все три компонента изделия.

Назначение стержня в создании жёсткого каркаса соединения. Гильзу не коробит ни в процессе нагрева ни в последствии. Клеевая трубка при нагреве полностью расплавляется, герметизируя оптический стык, и склеивает оба оптоволокна. Термоусадка при нагреве в специальной печке сварочного аппарата сжимается с 3,5 до 2,8 мм, выдавливает из своего объёма воздух и остаётся защитным кожухом на стыке волокон.

Могут выпускаться разной длины. Длина в милиметрах отражается в цифре маркировки изделия, например КДЗС-50 имеет длину в 50 мм. Наиболее старым размером является 60 мм и такими же делались крепления в оптоволоконных кассетах.

В настоящее время получили распространение более короткие ОВ-гильзы, например КДЗС-40 и менее. Потребность уменьшения их длины продиктована только соображением компактности конечных изделий (муфт и кроссов). Длина КДЗС должна быть такой как рекомендует производитель кассет.

Монтаж

КДЗС надеваются на оптические волокна после закрепления оптического модуля в кассете, перед очисткой волокон от лака. После сварки оптоволокна КДЗС перемещается на место стыка с таким расчётом, чтобы герметизировать весь зачищенный от лака или другой изоляции участок ОВ. Гильза вместе с волокном помещается в специальную мини-печку сварочного аппарата. (см. фото)

Процесс прогрева в этих печках автоматизирован, и аппарат после окончания обсадки гильз подаёт сигнал.

Далее на фото внешний вид уже обсаженных оптоволоконных гильз, но не уложенных в крепление.

КДЗС вместе с волокном извлекается из печки и закрепляется в специальном креплении оптоволоконной кассеты (см. фото). Волокна при этом аккуратно и с максимальными радиусами изгиба распределяются в плоскости сплайс-пластины. Сверху и снизу фотографии видны КДЗС.

К вопросу “Для экономии термоусаживаемых гильз (КДЗС) при монтаже муфты или кросса мы вводим несколько волокон (2 — 4) в одну гильзу. Можно ли так делать?”

Как инструкция на сварочные аппараты, так и правила монтажа оптической муфты совершенно однозначно говорят о том, что КДЗС предназначена для защиты только одного сварного соединения. Даже если в инструкциях нет явного запрета на защиту нескольких сварок одной гильзой, это говорит только о том, что производителям оборудования идея о возможности данного «усовершенствования» просто не приходила в голову.
Так или иначе, это является грубым нарушением технологии, при котором производители оборудования и материалов снимают с себя всякую ответственность за работоспособность линии.

Нормализующая (компенсационная) катушка

Нормализующая (компенсационная) катушка используется при рефлектометрических измерениях для компенсации мертвой зоны на входе в тестируемый волоконно-оптический кабель. Применение нормализу­ющей катушки позволяет оценить потери на первом соединителе линии ВОЛС, кроме того уменьшается опасность повреждения оптического разъема рефлектометра некачественными патч-кордами.

Делитель оптической мощности (сплиттер)

Делитель оптической мощности (разветвитель) – это пассивный оптический многополюсник, распределяющий поток оптического излучения в одном направлении и объединяющий несколько потоков в обратном направлении. Сленговое название пассивного компонента волоконно-оптических сетей – сплиттер (от англ. Split – разделять).

Сплиттер (splitter) – устройство, имеющее обычно один входной порт и несколько выходных портов. Он может быть использован для двунаправленной передачи или для распределения потока на два или большее число устройств или конечных пользователей. Чаше всего применяется к симметричному делителя оптической мощности.

В общем случае у делителя оптической мощности может быть M входных и N выходных портов. В сетях PON наиболее часто используют разветвители 1×N с одним входным потом для прямого потока. Разветвители 2×N могут использоваться в системах с резервированием по центральному волокну. На рисунке ниже схематично показан разветвитель M×N и основные потоки излучения.

Принцип работы и параметры разветвителя можно проиллюстрировать на примере разветвителя Х-типа (2х2), схематически представленного на рисунке ниже, где стрелками показаны возможные направления излучения внутри него.

Так как данный разветвитель является пассивным и двунаправленным, то возможно также обратное распространение света и изменение роли портов, т.е. при подаче излучения через порты 2 и 3 они становятся входными, а порты 1 и 4 – выходными. При прохождении света в разветвителях возникают определенные потери, для анализа которых рассмотрим вариант использования разветвителя на рис., когда порт 1 – входной, а пор ты 2 и 3 – выходные.Этот тип разветвителя используется как базовый при создании других типов волоконно-оптических разветвителей. В приведенном четырехпортовом пассивном двунаправленном оптическом делителе мощности излучение, введенное через порт 1, может выходить через порты 2 и 3, при этом в идеальном случае излучение не должно поступать в порт 4. По аналогии излучение, введенное через порт 4, может выходить через порты 2 и 3 и не должно выходить через порт 1. Та ким образом, пор ты 1 и 4 в рассматриваемом направлении излучения являются входными, а пор ты 2 и 3 – выходными.

Оптические разветвители подразделяются по:

Числу входных и выходных портов

• Делители, имеющие один вход и несколько выходов (1xN)
• Двухвходные (2хN). Как правило, двухвходные разветвители используются для резервирования по оборудованию

Количество выходных портов может варьироваться от 2 до 64.

Распределению оптической мощности

• Симметричные. Как правило, в многоэтажных застройках для проведения сети внутри здания используют делители с равномерным коэффициентом деления мощности (1х2, 1х4, 1х8, 1х16, 1х32)
• Несимметричые. Входная мощность сигнала делится неравномерно между выходными портами. Обычно шаг деления составляет 5%.

Рабочей длине волны

• Однооконные (1310нм или 1550нм)
• Двухоконные (1310нм и 1550нм)
• Трехоконные (1310, 1490 и 1550 нм)
• Широкополосные (1310 – 1620нм)

Классу точности

• Класс А. Оптические делители, в которых диапазоны длин волн соблюдаются с заявленными параметрами. Обычно выражается в виде допуска от центральной длины волны ± 40 нм
• Класс В. Оптические делители, в которых допуск на рабочую длину волны выражается в узких окнах (± 20 нм)

Способу производства

• Сплавные (FBT) – выполненные по сплавной технологии. Обладают хорошей механической прочностью, малыми поляризационно-зависимыми потерями, малой зависимостью от температуры. Недостатки – это большие габаритные размеры при большом количестве выходных портов, существенная зависимость от длины волны.
• Планарные (PLC) – выполненные по полупроводниковой технологии. Обладают небольшими габаритными размерами, нечувствительны к длине волны в диапазоне 1300-1600 нм.

Типовые значения затухания для сплавных и планарных оптических разветвителей приведены в таблице. Значения для сплавных делителей приведены для класса Б.

В настоящее время производители предлагают сплитеры в корпусном исполнении. При корпусном исполнении конструкция разветвителя помещается в прочный пластиковый корпус, защищающий ОР от механических, климатических и химических воздействий. В качестве разъемных соединений применяются – коннекторы. В сетях 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).

Как «пекутся» наши оптические делители