Mi az a száloptikai csillapító?

 

 

A száloptikai csillapítóegy passzív eszköz, amelyet úgy terveztek, hogy szándékosan csökkentse az optikai jelek teljesítményszintjét egy szálas kapcsolaton keresztül. A jeleket erősítő erősítőktől eltérően a csillapítók úgy működnek, hogy szabályozott veszteséget -decibelben (dB)- vezetnek be az átviteli útvonalba. A mögöttes fizika olyan abszorpciós, szórási vagy eltolási mechanizmusokat foglal magában, amelyek a fotonikus energiát kiszámítható, kalibrált módon disszipálják. Ezek az összetevők elsődleges hasznosságukat az egymódusú szálas infrastruktúrában találják, ahol a nagy-teljesítményű lézerforrások rutinszerűen olyan kimeneti szinteket állítanak elő, amelyek képesek telíteni vagy károsítani az érzékeny fotodetektor áramköröket.

A probléma, amiről senki sem beszél: túl sok fény

Itt van valami, ami megragadja az embereket. Ezreket költ egy üvegszálas hálózat tervezésére a minimális veszteség érdekében, megszállottja az illesztések minőségének és a csatlakozók tisztaságának,{1}}és akkor a jel túl erősnek tűnik.

A vevőkészülék túlterhelése valós jelenség. Ha az optikai teljesítmény meghaladja a fotodióda működési küszöbét, az érzékelő telítődik. Az erősítő klipek. Megugrik a bithibaarány. Az analóg rendszerekben, például a CATV-elosztásban olyan torzítási termékek jelennek meg, amelyek észrevehetően rontják a képminőséget. Az irónia nem vész el a terepi technikusoknál, akik pályafutásuk során küzdöttek a csillapítás ellen, és rájöttek, hogy most vissza kell lépniük.

A vevő működési tartománya két határ között van: az érzékenység a legalsó végén (ahol a zaj megelőzi a jelet) és a túlterhelés a felső határon (ahol a telítettség megrontja az adatokat). A legtöbb adatlap egyértelműen meghatározza ezeket a határértékeket{1}}, például -30 dBm és -15 dBm között az érzékenységre és a túlterhelésre vonatkozóan. Hiányzik a határ és a teljesítmény tankok.

Hogyan működnek valójában

A mechanizmusok jobban változnak, mint azt várná.

• Gap{0}}veszteségcsillapítókkihasználni a szálvégek közötti szándékos légteret. A bemeneti szálból kilépő fény szétterül, ahogy áthalad a résen; csak egy rész csatlakozik a fogadó maghoz. Egyszerű fizika. Minél szélesebb a rés, annál nagyobb a csillapítás,-bár ez a megközelítés tükröződési aggályokat vet fel, amelyek rendkívül fontosak bizonyos alkalmazásokban.
• Adalékolt szález az előnyben részesített megoldás a legtöbb kereskedelmi forgalomban lévő rögzített csillapítóban. A gyártók fémionokat vezetnek be egy rövid szálszegmensbe, és olyan abszorpciót hoznak létre, amely az optikai energiát hővé alakítja. A csillapítási érték rendkívül stabil marad a hőmérséklet-ingadozások során, és nem okoz problémás visszaverődést. Ezeket a kompakt, apa--dugós- típusú csillapítókban találja, amelyek mindenhol feltöltik a patch paneleket.
• Semleges sűrűségű szűrőkváltozó csillapítókban és tesztberendezésekben jelennek meg. Egy részlegesen átlátszatlan elem egy kollimált sugárútban helyezkedik el két fókuszáló lencse között. Mozgassa az elemet mélyebbre a sugárban, és a csillapítás növekszik. A beállítás precíz igazítást igényel, de hullámhossztól-független teljesítményt biztosít széles spektrális tartományokban,-ez kritikus a DWDM-teszteknél, ahol több csatorna fedi le a C-sávot.

 

Ott van még a tüskeburkolási trükk is. Tekerje egy-módú patchcord köré néhányszor egy ceruzát, és hajlítási veszteséget okoz. A technikusok évtizedek óta használják ezt csípősen. Működik. Ez ingyenes. A szálgyártók utálják, mert a kis-sugarú hajlítások megterhelik az üveget, és hosszú távú megbízhatósági problémákat okozhatnak. De ha hajnali 2-kor végez hibaelhárítást, és nincs meg a megfelelő rögzített csillapító, akkor azt teszi, amit tennie kell.

Fix vs. Változó: Amikor mindegyiknek van értelme

A rögzített csillapítók beállított csillapítási értéket biztosítanak – 1 dB, 5 dB, 10 dB, 20 dB, az alkalmazástól függetlenül. Olcsóak, megbízhatóak és nulla beállítást igényelnek. A rendszertervezők a tervezés során kiszámítják a teljesítmény-költségvetést, meghatározzák a szükséges csillapítást a központi vevőteljesítményhez a működési tartományon belül, és beépítik a megfelelő fix csillapítót. Kész.

A matematika nem bonyolult. Az adó kimenete mínusz kábel üzemi veszteség mínusz rögzített csillapító érték kell, hogy valami kényelmes legyen a vevő működési ablakán belül. Hagyjon ráhagyást a csatlakozó elöregedésére és a hőmérséklet-ingadozásokra, -esetleg 3 dB a névleges érték mindkét oldalán.

A változtatható csillapítók különböző lehetőségeket nyitnak meg. Nyilvánvalóan fontosak a tesztelés szempontjából. A vevő érzékenységét jellemző optikai mérnöknek a csillapítást széles tartományban kell söpörnie a BER figyelése közben. Manuálisan állítható csillapítók állítócsavarokkal kezelik a munkapadot; A motorizált változatok automatizált tesztrendszerekbe integrálódnak, ahol a termelékenység indokolja a költségprémiumot.

De a változók a telepített rendszerekben is megjelennek. Az Erbium-adalékolt szálas erősítők a hosszú távú-hálózatokban csatornateljesítmény-kiegyenlítést igényelnek. A DWDM-rendszerek különböző hullámhosszai eltérő erősítést tapasztalnak az erősítőn keresztül,{4}}ez a jelenség az úgynevezett gain tilt. A változó optikai csillapítók (VOA) csatornánként{6}}lehetővé teszik a hálózatüzemeltetők számára, hogy kiegyenlítsék a kimeneti spektrumot. Ezen VOA-k némelyike ​​elektronikusan válaszol MEMS mikrotükrök vagy folyadékkristályos elemek segítségével, amelyek a csillapítást a hálózatkezelő rendszerektől érkező vezérlőjelek alapján állítják be.

Csatlakozók típusai és alaktényezői

A csatlakozó interfész határozza meg, hogy a csillapító hova telepíthető fizikailag. Az LC, SC, FC, ST{1}}csillapítók minden szabványos konfigurációban kaphatók. Illessze a csillapító csatlakozóját a telepített berendezéshez. Nyilvánvaló, de érdemes leszögezni.

APC (szögletes fizikai érintkezés) alkalmazásoknál a csatlakozó polírozás típusa számít. Az APC csillapítók APC csatlakozókkal párosulnak; Az APC és a UPC keverése katasztrófát idéz elő. Az APC végfelületein lévő 8-fokos szögben levágott vágás megakadályozza a lapos-polírozott UPC-csatlakozókkal való párosítást – de az emberek mégis próbálkoznak, és az ebből eredő sérülések a teljes linkszegmenseket beszennyezhetik a törmelékkel.

Az egy{0}}mód és a többmódusú felosztás

Az egymódusú A keskeny magátmérő és a koherens lézerkimenet kombinációja olyan nagy teljesítménysűrűséget hoz létre, amelyet a fotodetektorok nem mindig tudnak elviselni,-különösen a rövid összekötőnyílásokon, ahol minimális a kábelveszteség.

A többmódusú alkalmazásokhoz ritkán van szükség csillapítókra. A többmódusú kapcsolatokat tápláló LED-források és VCSEL-ek egyszerűen nem adnak ki elegendő optikai teljesítményt a vevőkészülék túlterheléséhez, még minimális távolságon sem. A nagyobb magátmérő megosztja a teljesítményt több terjedési mód között, és a forrás kimeneti korlátozásai tovább csökkentik a túlterhelés kockázatát.

Ennek ellenére léteznek többmódusú csillapítók. Bizonyos tesztforgatókönyvek megkövetelik ezeket. Néhány nagyteljesítményű-multimódusú függőleges-üreges lézer a modern adatközpontokban pedig olyan határokat kapcsol össze, amelyeket a korábbi generációk nem közelítettek meg.

Egy komplikáció: mód{0}}függő veszteség. A térbeli szűrést használó csillapítók (mint például a blade{2}}típusú változók) eltérő módon hatnak a különböző módokra. A magasabb-rendű módok a mag-burkolat határa közelében haladva nagyobb csillapítást tapasztalnak, mint a mag közepén koncentrált alapvető módok. Ez az üzemmód-függőség bonyolulttá teszi a csillapítás pontos mérését a többmódusú rendszerekben.

Telepítés: Vevőoldalon, Mindig

 

Helyezzen csillapítókat a kapcsolat vevő végére. Ez nem önkényes.

A csillapító elhelyezése a távadóban csökkenti a teljesítményt, de tesztelési fejfájást okoz. Nem mérheti kényelmesen a vett teljesítményt anélkül, hogy valamit le kell választani. Nem ellenőrizhető, hogy a csillapító megfelelő veszteséget biztosít-e anélkül, hogy a túlsó végére sétálna.

A vevőnél a teljesítménymérő közvetlenül oda csatlakozik. Mérjen úgy, hogy a csillapító a helyén van. Mérj anélkül. Ellenőrizze, hogy a delta megfelel-e az elvárásoknak. Szükség esetén állítsa be (változó típusoknál). Egyszerű munkafolyamat.

A vevő elhelyezése a reflexióval is foglalkozik. A csillapítóról visszaverődő visszaverődésnek -a teljes kapcsolat hosszát végig kell haladnia, mielőtt elérné az adót,-és tompítja a kábelhálózat elvesztése az út során. Helyezze a csillapítót az adóra, és a visszaverődések akadálytalanul visszatérnek közvetlenül a lézerüregbe. Egyes adók ezt jól kezelik; mások észrevehetően destabilizálódnak.

Valós-számítási példa

Vegyünk egy tipikus forgatókönyvet. Az adója minimum 0 dBm kimenetet ad. A vevő -15 és -30 dBm közötti működési tartományt határoz meg, ami azt jelenti, hogy -15 dBm felett túlterhel, és -30 dBm alá esik az érzékenysége.

A kábelrendszer vesztesége összesen 7 dB. Csatlakozók, toldások, szálcsillapítás-minden benne.

Beavatkozás nélkül a vett teljesítmény egyenlő az adó kimenetével mínusz a veszteség: 0 dBm mínusz 7 dB egyenlő -7 dBm. Ez meghaladja a -15 dBm túlterhelési küszöböt. A vevő telítődik.

Le kell csökkentenie a vett teljesítményt körülbelül -20 dBm és -25 dBm közötti értékre – kényelmesen a működési tartományon belül, tartalék tartalékkal. Cél: -22 dBm.

Szükséges teljes veszteség: 0 dBm mínusz (-22 dBm) egyenlő 22 dB-lel. Már van 7 dB a kábeltelepről. További csillapítás szükséges: 22 mínusz 7 egyenlő 15 dB-lel.

Szereljen be egy 15 dB-es fix csillapítót a vevőre. Erősségmérővel ellenőrizze. Menj tovább.

Alkalmazások tesztelése

Az állandó telepítésen túl a csillapítók kritikus szerepet töltenek be a rendszerminősítésben és a hibaelhárításban.

• Teljesítményhatár tesztelésemeghatározza, hogy mennyi további veszteséget tud elviselni egy link, mielőtt meghibásodik. Helyezzen be egy változó csillapítót. Növelje a csillapítást a BER vagy a csomagvesztés figyelése közben. Jegyezze fel azt a pontot, ahol a hibák megjelennek. A küszöbérték és a normál működési teljesítmény közötti különbség a biztonsági puffer-különbsége, amely megvédi a csatlakozókat, a kábel sérülését vagy a forrás elöregedését.
• Vevő érzékenységének ellenőrzésemegerősíti, hogy a berendezés megfelel az előírásoknak. A kalibrált csillapítás lehetővé teszi az érzékelő optikai teljesítményének pontos szabályozását a kapott BER mérése közben. Az automatizált tesztrendszerek végigsöpörnek a teljesítményszinteken, és létrehozzák a jellegzetes „fürdőkád” görbéket, amelyek meghatározzák a vevő teljesítményét.
• Csatornakiegyenlítés tesztelésea WDM rendszerekben az egyes hullámhosszok szelektív csillapítását igényli. A speciális többcsatornás csillapítóblokkok, amelyek néha hullámhossz{1}}szelektív kapcsolókkal vannak beépítve, lehetővé teszik a mérnökök számára, hogy különböző erősítés-dőlés forgatókönyveket szimuláljanak, és ellenőrizzék, hogy a megfigyelő és kompenzációs rendszerek megfelelően reagálnak-e.

Gyakori hibák és azok elkerülése

Az emberek elfelejtik figyelembe venni a csillapító behelyezési veszteségét. Még a „0 dB” beállítás is a változó csillapítón bizonyos alapvonali veszteséget okoz, -talán 0,5–1,5 dB, a kialakítástól függően. Vegye ezt figyelembe a számításokban.

A szennyeződés gyorsabban megöli a csillapítókat, mint a visszaélés. A végfelület szabaddá válik a csatlakozó interfészén, és ugyanúgy összegyűjti a port és az ujjlenyomat-olajokat, mint bármely más csatlakozó. Telepítés előtt ellenőrizze és tisztítsa meg. Használaton kívül használjon megfelelő sapkát.

A polarizációtól{0}}függő veszteség (PDL) meglepi az embereket a koherens rendszerekben. Egyes csillapítók különböző veszteségeket mutatnak a bemeneti polarizáció állapotától függően. Az intenzitású-modulált rendszerek esetében, amelyek szabványos protokollokat futtatnak, senki sem veszi észre. A polarizációs multiplexeléssel történő koherens detektáláshoz a PDL valós problémákat okoz.

Hullámhossz-eltolódás a tesztforrásokban, hullámhossz--függő csillapító viselkedésű vegyületekben. Az 1550 nm-es forrás valójában 1553 nm-t ad ki a hőmérséklettől függően. Ha a csillapító specifikációja 1550 nm-t feltételez, kis hibák halmozódnak fel.

A Közgazdaságtan

A rögzített csillapítók szinte semmibe nem kerülnek{0}}néhány dollárba a szabványos csatlakozótípusok és csillapítási értékek esetén. Tartsa kéznél a választékot. Az 5 dB, 10 dB és 15 dB közötti hím -nőstény LC és SC változatok a legtöbb helyzetet lefedik.

A változtatható csillapítók drámai tartományban vannak. Az asztali használatra szánt kézi típusok a hatótávolságtól és a csatlakozó stílusától függően 50-200 dollárba kerülnek. Az automatizált tesztrendszerekhez való precíziós programozható műszerek több ezerbe kerülnek. A MEMS-alapú VOA-k a hálózati telepítéshez valahol a kettő között helyezkednek el, az árak pedig a mennyiséget és az integrációs követelményeket tükrözik.

A megfelelő csillapító vásárlásának alternatívája gyakran kreatív megkerülő megoldásokat foglal magában,{0}}az extra patch kábeleket a csatlakozó elvesztéséhez, a tüskék burkolásához vagy egyszerűen a csökkent teljesítmény elfogadásához. Számolja ki egy teherautó-tekercs költségét a rejtélyes hibák elhárításához, és a megfelelő csillapítók szerszámkészletben tartásának költségeit.

Felmerülő megfontolások

A hajlításra{0}}érzéketlen szál megváltoztatta a tüsketekercselés egyenletét. A modern ITU-T G.657 szálak tervezésüknél fogva jelentős veszteségnövekedés nélkül tolerálják a kis hajlítási sugarakat,-hogy szorosabb kábelelvezetést tegyenek lehetővé telephelyi környezetben. Ugyanazok a tulajdonságok, amelyek miatt ezek a szálak elnézőek a telepítési visszaélésekkel szemben, ellenállnak a szándékos hajlítási veszteségnek. Ez a régi ceruza{7}}tekerési trükk nem működik jól a hajlítási-érzéketlen szálakon.

A nagyobb-teljesítményű koherens adó-vevők megnövelik a teljesítménykezelési követelményeket. Az adatközpontok összekapcsolása és a metró DWDM-rendszerei egyre gyakrabban alkalmaznak olyan átviteli berendezéseket, amelyek kimeneti teljesítménye kihívást jelent a hagyományos csillapítók számára. A kiterjesztett-nyalábú és szabad-terű konfigurációk jobban kezelik a terhelést, mint a hagyományos szál-alapú csillapító elemek.

Az integráció tovább halad. A csillapító funkciók adó-vevőkbe, erősítőkbe és hullámhossz{1}}szelektív kapcsolókba vannak beágyazva. A diszkrét csillapítók továbbra is elengedhetetlenek a teszteléshez és a hibaelhárításhoz, de az állandó telepítés egyre gyakrabban történik az integrált fotonikus alrendszereken belül.

Bottom Line

A száloptikai csillapítók megoldanak egy alapvető problémát: olyan szintre csökkentik az optikai teljesítményt, amelyet a vevők torzítás vagy sérülés nélkül kezelni tudnak. A technológia kiforrott, a fizika egyértelmű, az alkatrész költsége minimális. Ami megzavarja az embereket, az az, hogy elfelejtik, hogy szükségük van egy-feltéve, hogy a nagyobb teljesítmény mindig jobb, figyelmen kívül hagyják a vevőkészülék specifikációinak felső határát, vagy nem ellenőrzik a tényleges teljesítményszintet az üzembe helyezés során.

Tartson néhány rögzített csillapítót a készletben. Ismerje meg, hogyan számíthatja ki a szükséges csillapítást a link költségvetésének számai alapján. Telepítse őket a vevőre, ne az adóra. Tisztítsa meg őket, mint minden más optikai interfészt.

Nem elbűvölő munka. De ez a különbség egy olyan hivatkozás között, amely tisztán fut, és egy olyan hivatkozás között, amely olyan hibákat dob, amelyeket senki sem tud megmagyarázni.