Optikai csillapítástovábbra is az egyik kevésbé elbűvölő, de abszolút kritikus funkció a száloptikai rendszerekben. Ha fennáll a vevőérzékenységi küszöbértékek túllépésének veszélye,-vagy ha a link energiaköltségei pontos kalibrálást igényelnek,-csillapítók lépnek közbe. A passzív és az aktív változatok közötti alapvető megosztottság egy mélyebb mérnöki kompromisszumot tükröz, amely meghatározza a hálózattervezési döntéseket a távközlési, adatközponti és tesztkörnyezetekben.
A passzív megközelítés: az egyszerűség mint erő
A passzív csillapítók elektromos áram nélkül működnek. Pont. Ez az egyetlen jellegzetesség szinte minden mást is tartalmaz róluk.
A fizika itt egyértelmű. Vagy elnyeli a fotonokat (adalékolt üveg- vagy fémionszűrők), légrést hoz létre a szálak végei között, vagy szándékosan hibásan igazítja el az optikai utat. A rés-típusú csillapítók szó szerint szabályozott elválasztó-fényt vezetnek be ezen a téren, és csak egy része kapcsolódik vissza a fogadó szálba. Az adalékolt változatok eltérően működnek; az üvegmátrixba ágyazott ionok az optikai energiát hővé alakítják. A telepítést követően egyik megközelítés sem igényel külső beavatkozást.
A fix csillapítók uralják a terepi telepítéseket. Egy 10 dB-es beépített csillapító talán tizenöt dollárba kerül, másodpercek alatt telepíthető, és valószínűleg túl fogja bírni a csatlakoztatott berendezést. A közös értékek-3 dB, 5 dB, 7 dB, 10 dB, 15 dB, 20 dB – a legtöbb forgatókönyvet lefedik. A csatlakozóstílusok a szélesebb iparágat tükrözik: LC és SC a modern telepítésekhez, FC a régebbi és tesztbeállításokhoz, esetenként az APC változatok, amikor a megtérülési veszteség számít.
A passzív formájú változó optikai csillapítók (VOA) mechanikus beállítást használnak. Forgassa el a tárcsát, állítsa át a semleges-sűrűségszűrőt, módosítsa a távolságot. Ezek a csillapítási tartománytól és a pontosságtól függően 50 dollártól több száz dollárig terjednek. A jók ±0,5 dB pontosságot tartanak. Az olcsóbbak... ne.
A hőmérséklet-stabilitás gyártónként vadul eltér. A specifikációs lapok 0,02 dB/fok értéket követelhetnek, de láttam, hogy a nyári hónapokban az egységek sokkal jobban elsodródnak a kültéri házakban. A rés-típusú minták általában hőmérséklet-stabilabbak-, mint az abszorpciós-alapúak, bár ez nem általánosan igaz.
A megtérülési veszteséget mindaddig figyelmen kívül hagyják, amíg problémákat nem okoz. A szabványos UPC-bevonat 50 dB-es visszatérési veszteséget biztosít. Az APC túllépi a 60 dB-t. DWDM rendszerek vagy analóg videokapcsolatok esetén ez a különbség rendkívül fontos. Alapszintű ethernet kapcsolatnál valószínűleg nem.
Aktív csillapítás: amikor a hálózatoknak gondolkodniuk kell
Az aktív VOA-k alapvetően más mérnöki filozófiát képviselnek. Ezek az eszközök elektronikusan modulálják az optikai teljesítményt, lehetővé téve a távvezérlést, az automatikus visszacsatolási hurkokat és a hálózatfelügyeleti rendszerekkel való integrációt.
Az itteni technológiai táj jelentősen töredezett:
MEMS{0}}alapú VOAhasználjon mikroszkopikus tükröket -jellemzően szilícium-, amelyek elektrosztatikus erő hatására megdőlnek. A tükör szögének módosítása beállítja, hogy mennyi fény párosuljon a bemeneti és a kimeneti szálak között. A válaszidő 1-10 milliszekundum körül mozog. Ezek dominálnak a távközlési alkalmazásokban, ahol a megbízhatóság és a sebességi követelmények nem extrémek.
Folyadékkristály csillapítókpolarizálja a bejövő fényt, majd forgassa el ezt a polarizációs állapotot az LC-cella feszültségének változtatásával. Az alsó polarizátor a tájolástól függően több vagy kevesebb fényt blokkol. Lassabb, mint a MEMS{4}}10-100 ezredmásodperc, de mechanikailag egyszerűbb. Nincsenek elhasználódó mozgó alkatrészek.
Thermo{0}}optikai kialakításokkihasználni a törésmutató hőmérséklet változását. Melegítsen fel egy hullámvezető szakaszt, változtassa meg az üzemmód csatolást, állítsa be a csillapítást. Ezek szépen integrálódnak a planar Lightwave áramkörökbe (PLC) a kompakt többcsatornás megoldások érdekében.
Elektro{0}}optikai modulátoroka lítium-niobát alapján -mikroszekundum alatti választ érhet el. Drágák és energiaéhesek, de semmi más nem érinti őket a sebesség miatt.
Sok időt töltöttem több gyártó MEMS egységeivel. A 400-400-as és az 1200-as modulok közötti teljesítménybeli különbségek gyakran a vezérlőelektronikára vezethetők vissza, nem pedig az optikai motorra. Jobb DAC-ok, szorosabb visszacsatolási hurkok, kifinomultabb hőmérséklet-kompenzációs algoritmusok. A drága egységek ±0,1 dB pontosságot tartanak fenn működési tartományukban; A költségvetési opciók egy jó napon ±0,3 dB-t is kibírnak.
Ahol ez gyakorlatilag számít
A DWDM-rendszerek az aktív csillapítás legegyértelműbb használati esetét mutatják. Negyven, nyolcvan, sőt kilencven{1}}hat hullámhosszú csatornának, amelyek egyszerre terjednek,-mindegyiknek nagyjából azonos teljesítménnyel kell eljutnia a vevőhöz. Gyártási tűréshatárok a lézerforrásokban, enyhe eltérések a szálveszteségben a hullámhosszonként, az EDFA-k erősítésének dőlése... minden a csatorna--a-csatorna teljesítmény-divergencia felé vezet. A ROADM csomópontokon lévő VOA dinamikusan kiegyenlíti ezt.
Az ellenőrzési sémák kifinomultabbá válnak. Az optikai csatorna-monitorok hullámhosszonként{1}}mérték a teljesítményszinteket; hogy az adatok bekerüljenek a VOA alapértékeket meghatározó algoritmusokba; a rendszer folyamatosan alkalmazkodik a forgalmi minták megváltozásával vagy az alkatrészek öregedésével. Senki nem csinálja ezt kézzel.
Az adatközponti alkalmazások az egyszerűbb megvalósítások felé hajlanak. A rövid elérések kisebb halmozott diszperziót és veszteségingadozást jelentenek. Az adó-vevő védelme azonban továbbra is releváns, ha egy nagy-teljesítményű egymódusú-optikát egy nem megfelelő patch-en keresztül csatlakoztat a többmódusú vevőhöz, és megfelelő csillapítás nélkül tönkreteszi az érzékelőt.
A teszt és a mérés mindkét irányban szétválik. Az automatizált tesztrendszerek{1}}az adó-vevőket jellemző gyártósorok, például-programozható csillapítást igényelnek több ezer cikluson keresztül naponta. Az aktív VOA-k GPIB-n, USB-n vagy Etherneten keresztül integrálhatók. A laboratóriumi környezetek bármelyiket használhatják; attól függ, hogy valaki programozottan akarja-e a csillapítást söpörni, vagy csak időnként le kell ütnie az áramot.
A számok, amelyek az embereket valójában érdekelnek
A passzív rögzített csillapítók beillesztési vesztesége elhanyagolható mértékben haladja meg a tervezett csillapítást,{0}}talán 0,3 dB többlet. A mechanikus VOA-k a beállítási mechanizmusaik miatt valamivel többet adnak hozzá. Az aktív egységek változnak; A MEMS-tervek általában 1-3 dB-es beillesztési veszteséget mutatnak minimális csillapítási beállítás mellett.
Az energiakezelés általában jobban korlátozza a passzív eszközöket, mint az aktívakat. A legtöbb passzív csillapító maximális bemeneti értéke 300-500 mW körül van. Ha ezt túllépi az adalékolt-üvegtípusoknál, hőkárosodások keletkezhetnek. A nagy teljesítményű alkalmazásokhoz speciális, 1 W-os vagy nagyobb teljesítményű egységek szükségesek.
A polarizációtól{0}}függő veszteség (PDL) az aktív technológiákat jobban megviseli, mint a passzív. A MEMS tükrök eleve nem különböztetik meg a polarizációs állapotokat, de az optikai út enyhe aszimmetriája PDL-t hoz létre. Az -alapvetően polarizáción- alapuló-folyadékkristályos eszközök gondos tervezést igényelnek ennek minimalizálása érdekében. A specifikációs lapok 0,1-0,3 dB PDL-t mutathatnak; a hőmérsékleti feszültség alatt álló valós egységek néha meghaladják ezt.
A hullámhossz{0}}függő veszteség (WDL) számít a szélessávú alkalmazásoknál. A C-sávra optimalizált passzív csillapító gyengén teljesíthet az O-sáv hullámhosszain. Az aktív eszközök hasonló megszorításokkal szembesülnek, bár a kifinomult kialakítások viszonylag lapos választ tudnak adni 1260-1620 nm-en.
Költség-valóságok
Itt őszinte leszek. A passzív rögzített csillapítók lényegében semmibe sem kerülnek. A mennyiségi ár egységenként öt dollár alá csökken a szabványos konfigurációk esetében. Még a szigorú tűréshatárral rendelkező "prémium" változatok is ritkán haladják meg az ötven dollárt.
A passzív mechanikus VOA-k középutat foglalnak el: 100-400 dollár az ésszerű csillapítási tartományú és pontosságú minőségi egységekért.
Az aktív VOA-k kb 300 az alapmodellekhez és gyorsan mászni.Teljes funkcionalitású egységek Ethernet-interfésszel, kiterjedt csillapítási tartomány, alacsony PDL és gyors reagálás könnyen elérhető 300 forba sicmodelsandclimfely.Teljes funkcionalitású egységek Ethernet-interfésszel, széles csillapítási tartományban, alacsony PDL-lel és gyors válaszlépésekkel, könnyen elérheti az 1500-2000-et. Integrált többcsatornás megoldások ROADM-alkalmazásokhoz – ezen a ponton speciális berendezések árképzéséről beszélünk.
Az élettartam költségei némileg eltolják ezt a számítást. A passzív eszközök lényegében soha nem mennek tönkre fizikai sérülés nélkül. Az aktív egységek elektronikát, működtetőket, firmware-t,{2}}minden lehetséges hibamódot tartalmaznak. A 200 000-500 000 óra körüli MTBF specifikációk lenyűgözőnek tűnnek egészen addig, amíg eszébe nem jut, hogy egy tízéves üzembe helyezés körülbelül 87 000 órát ölel fel. Nem minden egység marad életben.
Néhány dolog, amit érdemes tudni
A szálvégek tisztítása a csillapító felszerelése előtt továbbra is abszurd fontos és abszurd módon elhanyagolható. A csatlakozó interfészek szennyeződése előre nem látható veszteséget okoz, és csökkenti a visszatérési veszteséget. Az egy-kattintásos tisztítószerek takarításonként öt dollárba kerülnek, nagyjából-olcsó biztosítás.
A nyomon követhetőségi dokumentáció akkor számít, ha bármit szabályozottan csinál. A tesztalkalmazásokhoz léteznek kalibrált csillapítók NIST{1}}követhető tanúsítvánnyal; többe kerülnek, és rendszeres újratanúsítást igényelnek.
Az üzemmód kondicionálása időnként keresztezi a csillapítási követelményeket. Az egymódusú-módú multimódusú optikai szál indítása időnként offset patch kábeleket vagy mód{2}}kondicionáló kábeleket használ, amelyek csillapítják az adott üzemmódcsoportokat. Más probléma, néha összekeverik az egyenes csillapítással.
A piac tovább fejlődik az integráció felé. Az önálló csillapítók nem tűnnek el, de több funkcionalitás egyesül modulokba-Optikai kapcsolókkal kombinálva, vonalkártyákba integrálva, adó-vevő egységbe ágyazva. A szilícium fotonikai platformok immáron-chip csillapító elemeket is tartalmaznak a koherens adó-vevő kialakításhoz.
Választás közöttük
Rögzített teljesítménycsökkentést igénylő statikus kapcsolatoknál: természetesen passzív csillapítók. Nincs ok ezt túlbonyolítani.
Ismétlődő programozott söprésekkel végzett tesztbeállítások esetén: az aktív VOA-k időmegtakarítással megtérülnek.
Dinamikus beállítást igénylő termelési hálózatokhoz: aktív megoldások, speciális technológiai választásokkal a sebesség és a költségvetés függvényében.
Távoli helyeken történő helyszíni telepítéshez megbízható áramellátás nélkül: alapértelmezés szerint passzív nyer.
A hibrid megközelítés -passzív rögzített csillapítók a tömeges csillapításhoz, valamint egy aktív VOA a finombeállításhoz-alkalmanként gazdaságilag ésszerű. Használjon olcsó, 20 dB-es fix csillapítót a közelítéshez, és engedje, hogy egy korlátozott -tartományú aktív egység kezelje pontosan a maradék 0-10 dB-t.
Ezen irányelveken túl a kontextus dominál. A hálózati architektúra, a működési filozófia, a meglévő irányítási rendszerek, a személyzet ismertsége, a szállítói kapcsolatok-mind befolyásolják a valós-döntéseket. A műszakilag optimális választás nem mindig a gyakorlatban optimális.
