6.1
Роль
соединителей
Соединение различных
частей волоконно-оптической системы крайне
важно для ее работы. Соединители позволяют
передавать свет от одной компоненты
системы к другой с минимально возможными
потерями оптической мощности. На
протяжении линии волокно может соединяться
с источниками, детекторами или другими
волокнами.
Рисунок 6.1
Соединительные элементы в оптоволоконной
линии связи.
Соединители
требуются при вводе кабеля внутрь здания,
в кабельных каналах, в проходных
соединениях и в других промежуточных
точках между передающим и принимающим
устройствами. Они позволяют, например,
осуществить переход от магистрального
кабеля к внутреннему кабелю,
переконфигурацию контура и
перераспределение оптической энергии
одного волокна на несколько других
волокон.
Разделение
волоконно-оптической системы на несколько
подсистем, соединенных вместе с помощью
соединителей, упрощает выбор системы, ее
установку и эксплуатацию. Совместно
использоваться могут соединители
различных производителей. Они могут
устанавливаться разными специалистами.
Например, специалисты, участвующие в
строительстве здания, прокладывают
волоконно-оптическую систему внутри
здания, специалисты по компьютерным сетям
устанавливают активное оборудование в
виде передатчиков и приемников и, наконец,
телефонная компания прокладывает внутри
здания волоконно-оптические телефонные
линии. Все эти различные части оптической
системы затем соединяются вместе с
помощью соединителей.
Эксплуатация системы
упрощается, если вышедшие из рабочего
состояния или устаревшие элементы системы
легко отключить и заменить новыми.
Наиболее современные и быстродействующие
передающие и принимающие устройства могут
устанавливаться без каких-либо изменений
в волоконном контуре.
|
Важным элементом является
соединение источника с оптоволокном.
Основная задача - это обеспечение
максимально возможного уровня
мощности, передаваемой от источника к
оптическому волокну. Оптические
характеристики источника и волокна
должны быть при этом согласованы.
Выходная
диаграмма света является важной
характеристикой для волоконно-оптических
приложений. После выхода света из
источника начинается расширение
светового пучка, и только малая его
часть в действительности попадает в
волокно. Чем уже выходная диаграмма,
тем большая часть света может попасть в
волокно.
|
Рисунок
6.2 Схема соединения источника и
оптоволокна.
|
Хорошие
источники должны иметь малые диаметры
выходных пучков света и малую апертуру (NA).
Диаметр выходного пучка определяет
величину его поперечного сечения. Апертура
NA определяет диапазон углов, в которых
происходит излучение света. Если диаметр
выходного пучка или его апертура превышают
соответствующие характеристики волокна, в
которое вводится излучение, некоторая
часть излучения утрачивается и не попадает
в волокно.
Когда выходной диаметр
источника не соответствует диаметру ядра
волокна, то потери излучения, связанные с
рассогласование данных характеристик,
могут быть определены на основе
следующего выражения:
(6.1.1) |
|
Потери
отсутствуют, когда диаметр ядра волокна
превосходит диаметр источника.
Когда
апертура NA источника больше, чем NA волокна,
то потери, вызванные этим
рассогласованием, равны
(6.1.2) |
|
Потери отсутствуют в
противоположном варианте, когда большей
является NA волокна.
Соединение оптоволокна с
фотодетектором также представляет
важный элемент. Два основных источника
потерь при подключении к волокну
возникают из-за рассогласования
диаметров и апертуры.
Поскольку
конструкция детекторов легко
позволяет иметь большой активный
диаметр и широкую угловую апертуру, то
проблема затухания на контактах в
детекторах стоит менее остро, чем в
источниках. Другие виды потерь
возникают из-за Френелевского
отражения и механического
несоответствия между соединителем и
приемной частью.
|
|
Рисунок
6.3
Источник с подключенным оптовокном.
|
Ключевым
моментом волоконно-оптического
соединения является точное размещение
волоконных ядер (или несущих свет областей
в одномодовом волокне) для обеспечения
максимально полной передачи света от
одного волокна к другому. При этом
необязателен непосредственный контакт
между волокнами. Условие точного
размещения тонких волокон (одно
относительно другого) ставит перед
производителями соединителей сложную
задачу.
Неразъемный
соединитель (сплайс, “заплатка”)
– устройство, предназначенное для
постоянного соединения одного волокна с
другим. Некоторые производители
предлагают многоразовые сплайсы,
позволяющие разрывать соединение или
переконфигурировать волоконную цепь.
Рисунок
6.4 Сплайсы.
Разъемный
соединитель (разъем, коннектор)
– устройство, служащее для подключения
волокна к источнику, детектору или к
другому волокну. В его конструкции
заложена возможность
многократного подключения и отключения
волокна.
В длинной линии, поскольку
производители волокон поставляют
кабели ограниченной длины – обычно от 1
до 6км, концы волокон необходимо
сращивать при помощи неразъемных
соединителей. При длине кабеля 6км для
прокладки линии в 30км требуется пять
таких соединителей (не считая разъемов
для подключения кабеля к передающему и
принимающему устройствам). |
|
Рисунок
6.5 Разъемный соединитель.
|
На практике, когда
возникает необходимость протянуть кабель
через закрытый канал, не удается
использовать даже 6-км кабель, в то время
как кабель меньшей длины облегчает
процесс прокладки.
|