כיצד לבחור את מצמד הסיבים האופטיים המתאים לרשת שלך

A מצמד סיבים אופטייםהוא רכיב אופטי פסיבי שמפצל, משלב, מקיש או מפיץ מחדש אור בין סיבים אופטיים. ברשתות בעולם האמיתי-מצמדים מאפשרים לאות אחד להגיע למשתמשים רבים, מאפשרים למספר אותות לשתף נתיב סיב אחד, או לדגום כמות קטנה של אור לצורך ניטור. הם סוסי עבודה שקטים בתוך צמתי גישה ל-FTTH, מרכזי נתונים, הגדרות בדיקה, לייזרים סיבים ומערכות חיישנים.

לפני שתמשיך, כדאי לנקות בלבול שכיח. מצמד אינו זהה ל-aמתאם סיבים אופטיים. מתאם מיישר באופן מכני שני מחברים כך שאור יכול לעבור דרכם; מצמד משנה באופן פעיל את אופן חלוקת הכוח האופטי בין היציאות.RP Photonicsמגדיר מצמדי סיבים כהתקנים שמחברים אור מסיבי קלט אחד או מכמה סיבי פלט אחד או כמה סיבי פלט, עם חלוקת כוח שיכולה להיות תלויה באורך גל ובקיטוב.

מדריך זה מסביר כיצד פועלים מחברי סיבים אופטיים, הסוגים העיקריים שתתקלו בהם, המפרטים החשובים בעת הקנייה וכיצד לבצע בחירה נבונה עבור הפרויקט שלכם.

Fiber optic coupler used in optical network signal splitting and distribution

מהו מצמד סיבים אופטיים?

Fiber optic coupler vs fiber optic adapter comparison diagram

מצמד סיבים אופטיים הוא מכשיר אופטי עם יציאת כניסה אחת או יותר ויציאת פלט אחת או יותר. בהתאם לעיצוב, הוא יכול לעשות מספר דברים בבת אחת:

פיצול אות כניסה אחד לשני יציאות או יותר
שלב כניסות מרובות לסיב פלט אחד
הקש על אחוז קטן של כוח לניטור או בדיקה
הפצת אותות אופטיים על פני יציאות רבות בתבנית כוכב או עץ
שלב או הפרד אורכי גל במערכות CWDM או DWDM

לדוגמה, למצמד 1x2 יש כניסה אחת ושתי יציאות. למצמד 2x2 יש שתי כניסות ושתי יציאות והוא יכול לפעול כמפצל או כמשלב בהתאם לכיוון האור.

בדיונים ברשתות טלקום ונתונים, התנאיםמצמד סיבים אופטיים, מפצל אופטי, ומשלב אופטילעיתים קרובות חופפים. מפצל הוא בעצם מצמד המשמש בכיוון הפיצול, בעוד שמשלב הוא אותו מכשיר המשמש בכיוון השילוב. אם אתה מוצא רכיבים, השמות בגליון הנתונים תלויים בדרך כלל באופן שבו ההתקן מיועד להיפרס.

כיצד פועל מצמד סיבים אופטיים?

מצמד פועל על ידי העברת כוח אופטי בין נתיבי סיבים. המנגנון המדויק תלוי בגישת הייצור.

במצמד התחדד דו-קוני (FBT), שני סיבים או יותר מחוממים, מושכים ומתמזגים כך הליבות שלהם מתקרבות מספיק כדי שאור יזלוג מליבה אחת לאחרת לאורך מבוקר.RP Photonicsמסביר שמצמדים ממוזגים מיוצרים על ידי התחדדות תרמית והיתוך של סיבים, כך הליבות שלהם מובאות למגע אופטי קרוב.

How a fiber optic coupler splits optical power into multiple output fibers

במפצל מעגל גל אור מישורי (PLC), האור מונחה דרך מעגל מוליך גל המיוצר על מצע סיליקה או פולימר. זוהי הגישה הדומיננטית עבור מפצלי ספירת-יציאות- גבוהה מכיוון שהגיאומטריה של מוליך הגל ניתנת לחזרה רבה.

פיצול כוח אופטי

כאשר מצמד מפצל אור, ההספק האופטי של הכניסה מתחלק בין יציאות המוצא. במצמד אידיאלי של 1x2 50/50, כל פלט מקבל מחצית מהספק הקלט. במונחים של דציבל, זה אומר בערך 3 dB של הפסד תיאורטי לכל פלט לפני הוספת הפסדים בעולם האמיתי-. האיגוד הסיבים האופטיים (FOA)מציין שפיצול מכניס הפסד נוסף של 3 dB עבור כל הכפלה של ספירת הפיצול, בתוספת הפסד עודף קטן ממבנה המצמד.

שילוב אותות אופטיים

מצמדים רבים הם דו-כיווניים. מכשיר שמפצל כוח לכיוון אחד יכול לשלב כוח גם בכיוון ההפוך. ברשת אופטית פסיבית (PON), התעבורה במורד הזרם מה-OLT מפוצלת לכיוון משתמשים רבים, בעוד שאותות במעלה הזרם מאותם משתמשים משולבים בחזרה לכיוון ה-OLT דרך אותו מפצל פסיבי.

מדוע מצמדים תמיד מציגים אובדן

אובדן במצמד סיבים אופטיים מגיע ממספר מקורות הפועלים יחד:

הפסד פיצול תיאורטי (החלק הבלתי נמנע של הכוח)
אובדן עודף ממבנה המצמד עצמו
אובדן מחבר וחיבור ביציאות הקלט והיציאה
אי התאמה בין אורך הגל בין המכשיר לבין אורך הגל של המערכת
קיטוב-תלוי הפסד (PDL)
חלוקת כוח לא- אחידה בין יציאות פלט

זו הסיבה שבחירת מצמד לעולם אינה קשורה רק לספירת היציאות. תקציב ההפסד, טווח אורכי הגל, יחס הפיצול והסביבה צריכים להיבדק ביחד.

Fused biconical taper fiber optic coupler working principle

סוגי מצמדי סיבים אופטיים עיקריים

ניתן לסווג מצמדים בכמה דרכים שימושיות. הסיווג הנכון תלוי אם אתה מעצב רשת, מוצא רכיבים או פותר בעיות בקישור.

Planar lightwave circuit PLC splitter with one input and multiple output fibers

לפי פונקציה: מפצל, קומבינר, ברז ומצמד WDM

אמפצל אופטימחלק קלט אחד למספר יציאות (1x2, 1x4, 1x8, 1x16, 1x32, 1x64). אמשלבממזג מספר כניסות לפלט יחיד. אמצמד ברזיםשולח את רוב הכוח האופטי דרך הנתיב הראשי ומפנה חלק קטן (יחסים טיפוסיים הם 90/10, 95/5 ו-99/1) ליציאת ניטור. אמצמד WDMמשלב או מפריד אותות על סמך אורך גל, בשימוש רב בCWDM ו-DWDMמערכות.

לפי תצורת יציאה: 1x2, 2x2, 1xN ומצמדי כוכבים

A מצמד סיבים אופטיים 1x2בעל כניסה אחת ושתי יציאות והוא אבן הבניין הנפוצה ביותר לפיצול או הקשה פשוטים. אמצמד 2x2עם שתי כניסות ושתי יציאות נמצא בשימוש נרחב במערכות דו-כיווניות, אינטרפרומטרים והגדרות בדיקה. אמפצל 1xNמשרת PON, FTTH, CATV ורשתות הפצה. אמצמד כוכבים NxNמחלק כוח אופטי על פני נתיבי קלט ופלט רבים בו זמנית.

לפי צורה: Y, T, X, כוכב ומצמדי עצים

מצמד AY מפצל כניסה אחת לשתי יציאות מאוזנות. למצמד AT יש בדרך כלל יחס לא אחיד כמו 90/10 או 80/20 והוא מתאים היטב לניטור אותות. מצמד X הוא בדרך כלל מכשיר 2x2. מצמד כוכבים מחלק כוח בין מספר כניסות ויציאות. מצמד עצים מפצל קלט אחד לפלטים רבים במבנה מסועף והוא הבחירה הסטנדרטית עבור רשתות PON ו-FTTx.

לפי שיטת ייצור: FBT לעומת PLC מול מיקרו-אופטיקה

אמצמד FBT(חודד דו-קוני מתמזג) נוצר על ידי איחוי והתחדדות של סיבים זה לזה. הוא מתאים היטב לספירות פיצול קטנות, יחסי פיצול מותאמים אישית ועיצובים רגישים-עלויות. אמפצל PLCמשתמש בשבב מוליך גל, המעניק אחידות אורך גל טובה יותר וסובלנות הדוקה יותר בספירת יציאות גבוהה. מצמדים מיקרו-אופטיים משתמשים בעדשות, פריזמות, מראות או מסנני סרטים דקים- ונוטים להופיע במכשירים אופטיים מיוחדים ולא בכבלי טלקום.

Main types of fiber optic couplers including splitter combiner tap and WDM coupler

FBT Coupler vs PLC Splitter: באיזה מהם כדאי לבחור?

השאלה FBT לעומת PLC מופיעה כמעט בכל הזמנת רכש של מצמד. התשובה הכנה היא שאף אחד מהם אינו טוב יותר באופן אוניברסלי; יש להם נקודות מתוקות שונות.

FBT coupler vs PLC splitter comparison for fiber optic networks

מחברי FBT זורחים כאשר העיצוב דורש ספירת פיצול נמוכה (בדרך כלל 1x2 עד 1x8), יחס פיצול מותאם אישית (כגון 80/20, 90/10 או 95/5), או יישום אחד באורך גל. הם בדרך כלל זולים יותר עבור מבנים פשוטים אלה. מפצלי PLC הם ההימור הבטוח יותר בכל פעם שאתה צריך ביצועים עקביים בספירת יציאות גבוהה יותר (1x8 ומעלה), פעולה באורך גל רחב על פני 1260–1650 ננומטר, או התנהגות יציבה בטווח טמפרטורות רחב. הכי מודרנימפצלי סיבים אופטייםהפרוסות ברשתות FTTH ו-PON מבוססות PLC- בדיוק מהסיבה הזו.

בפועל, FBT הוא הבחירה הנכונה לניטור ברזים ויחסים מותאמים אישית, בעוד PLC הוא ברירת המחדל עבור הפצת FTTH, LAN אופטי פסיבי וכל דרישה גבוהה של אחידות-.

מפרטים עיקריים: יחס מפוצל, אובדן הכנסה ואורך גל

Key specifications for choosing a fiber optic coupler

יחס פיצול או יחס צימוד

יחס הפיצול מתאר את אופן חלוקת הכוח. מצמד 50/50 מפצל את הכוח באופן שווה. הקשה של 90/10 שולחת 90% דרך הנתיב הראשי ו-10% ליציאת הניטור. לניטור אתה בדרך כלל רוצה להסיר רק פרוסה קטנה של אור; עבור הפצה אתה בדרך כלל רוצה פיצול שווה.

אובדן הכנסה והפסד עודף

אובדן הכנסה הוא סך ההספק האופטי שאבד כאשר המצמד מוכנס לתוך הקישור. זה כולל את אובדן הפיצול התיאורטי ואת ההפסד העודף של המכשיר עצמו. לפצל 1x2 50/50 יש אובדן פיצול תיאורטי של 3 dB, אבל גליונות נתונים אמיתיים מראים בדרך כלל אובדן הכנסה טיפוסי של כ-3.4–3.8 dB לאחר הוספת עודף אובדן ואובדן מחברים. הפסד עודף הוא ההפסד הנוסף מעבר להפסד הפיצול הבלתי נמנע; מספר נמוך יותר פירושו מצמד-טוב יותר.

אחידות, הפסד תשואה וכיווניות

אחידות מתארת כיצד הכוח מתחלק באופן שווה על פני יציאות הפלט והופך קריטי בפיצולים של 1x8, 1x16, 1x32 ו-1x64. אובדן החזר מודד אור המוחזר לכיוון המקור. כיווניות מציינת עד כמה המכשיר מונע דליפת חשמל ליציאה הלא נכונה. שלושת אלה חשובים ביותר במערכות DWDM, בסביבות בדיקת OTDR, בלייזרי סיבים וכל קישור שבו השתקפויות תועים פוגעות בביצועים.

אורך גל ורוחב פס הפעלה

המצמד חייב להתאים לאורך הגל של המערכת שלך. מערכות טלקום משתמשות בדרך כלל בחלונות של 1310 ננומטר, 1490 ננומטר ו-1550 ננומטר; רשתות PON מוסיפות 1577 ננומטר ו-1490 ננומטר בהתבסס על הרלוונטיותITU-T G.984ומפרטי G.987. חלק מהמצמדים מיועדים לחלון צר בלבד, בעוד שמפצלי PLC רחבי פס מכסים 1260–1650 ננומטר.

סוג סיבים, מחבר וחבילה

אשר אם המצמד תומך במצב-יחיד או סיב רב-מצבי, ובדוק שוב- את סוג המחבר ואת הליטוש. מְשׁוּתָףמחבר סיבים אופטייםהאפשרויות כוללות LC, SC, FC, ST ו-MTP/MPO, עם פוליש UPC או APC. APC מועדף בכל מקום שבו חשובה השתקפות גב תחתון, במיוחד במערכות PON וווידאו אנלוגיות. גם האריזה המכנית חשובה: סיבים חשופים, מודול מיני ללא בלוקים, קופסת ABS, קלטת LGX, מארז-מתלה, וסגירת IP68 חיצונית, כולם משרתים תרחישי פריסה שונים.

יישומים נפוצים של מצמדי סיבים אופטיים

Common applications of fiber optic couplers in FTTH PON monitoring and WDM systems

PON, FTTH ו-LAN אופטי פסיבי

רשתות PON משתמשות במפצלי 1xN כדי לחבר יציאת OLT אחת להרבה ONTs. תעבורה במורד הזרם מופצת למשתמשים; תנועה במעלה הזרם משולבת בחזרה. אותו מכשיר פסיבי מטפל בשני הכיוונים. רשתות LAN אופטיות פסיביות משתמשות באותה ארכיטקטורה בסביבות משרדים וקמפוסים. ה-FOA מציין שיציאת OLT יחידה יכולה לשרת עד 32 (ולפעמים 64 או 128) מכשירים באמצעות מפצלים מדורגים, בהתאם לתקציב ההספק האופטי.

נקודות ניטור ובדיקה

מחברי ברזים דוגמים חלק קטן מהאור מבלי לשבור את הקישור הראשי. עבור קישור במצב יחיד- חי, הקשה של 99/1 או 95/5 מתאימה הרבה יותר ממפצל 50/50, שיצרוך יותר מדי תקציב בנתיב הראשי.

מערכות WDM ו-DWDM

מחברי WDM משלבים או מפרידים אותות באורכי גל שונים. הם חיוניים בטלקום-לטווח ארוך, מגברי סיבים (EDFA) ובכל מערכת שבה מספר ערוצים אופטיים חולקים סיב אחד. CWDM משתמש ברשת של 20 ננומטר; DWDM משתמש ברשת של 100 גיגה-הרץ או 50 גיגה-הרץ הדורשת סובלנות אורך גל הדוקה יותר מכל רכיב.

מערכות מעבדה, חיישנים ולייזר

מצמדי סיבים מופיעים גם באינטרפרומטרים, במערכות OCT, בחיישני סיבים ובלייזרי סיבים- גבוהים. ביישומים אלה, התנהגות הקיטוב ואובדן ההחזר חשובים לעתים קרובות יותר מהעלות הגולמית.

יישום-ל-עזרה מהירה של Coupler

כדי להפוך את הבחירה לקונקרטית יותר, הנה כיצד יישומים ממפים בדרך כלל לסוגי מצמדים בפועל. עֲבוּרהפצת FTTH ו- PON, התשובה הסטנדרטית היא אמפצל PLC בקופסת ABS או קלטת LGXעם יציאות 1x8, 1x16 או 1x32. עֲבוּרניטור קישורים חיים, בחר מצמד ברז FBT 99/1 או 95/5 עם מחברי APC. עֲבוּרהגדרות בדיקה דו-כיווניות של 2 ערוצים, מצמד 2x2 50/50 FBT בדרך כלל מספיק. עֲבוּרצבירת ערוצי CWDM/DWDM, נדרש מצמד WDM-דק או מבוסס AWG-mux/demux. עֲבוּרשילוב משאבת לייזר סיבים, יש צורך במצמד סיבים-תחזוק או מיוחד- במקום מכשיר טלקום גנרי.

כיצד לבחור את מצמד הסיבים האופטי המתאים

השתמש בזרימת העבודה הבאה לפני ביצוע הזמנה.

הגדר את הפונקציה.החלט אם אתה צריך לפצל, לשלב, להקיש או באורך גל-ריבוי.
בחר את תצורת היציאה.בחר 1x2, 2x2, 1x8, 1x16, 1x32, 1x64 או NxN על סמך מספר נקודות הקצה.
אשר את יחס הפיצול.השתמש ב-50/50 לפיצול שווה, 90/10 ומעלה לניטור, וב-1xN אחיד לחלוקה.
בדוק את טווח אורכי הגל.התאם את רוחב הפס של המצמד למערכת שלך, כולל כל אורכי גל שדרוג עתידיים.
חשב את תקציב ההפסד.הוסף הנחתת סיבים + אובדן מחבר + אובדן חיבור + אובדן החדרת מצמד + מרווח בטיחות (בדרך כלל 3 dB).
התאם את הסיב והמחבר.אשר מצב יחיד- (G.652D או G.657) לעומת מצב רב (OM3/OM4/OM5), סוג מחבר וליטוש.
תכנן את סביבת ההתקנה.ארונות פנימיים, סגרים חיצוניים, מדפי מרכז נתונים וספסלים למעבדה זקוקים לאריזה שונה.

דוגמה לתקציב הפסד פשוט

נניח שאתה מעצב קישור מפצל PLC 1x16 עבור FTTH עם 2 ק"מ של מצב יחיד-כבל סיבים אופטיים, ארבעה זוגות מחברי LC/UPC, וחיבור היתוך אחד. הערכה סבירה תהיה: 13.5 dB (אובדן הכנסה אופייני של 1x16 PLC) + 0.6 dB (2 ק"מ × 0.3 dB/km ב-1310 ננומטר) + 1.2 dB (4 מחברים × 0.3 dB) + 0.1 dB (חבור אחד סה"כ) {{12} dB (dBmargin) {{12} אם תקציב הכוח של OLT/ONT שלך הוא Class B+ (28 dB), יש לך מרווח ראש נוח; אם זה היה הדוק יותר, תצטרך לצמצם את החבורים, לקצר את הריצה או לרדת לפיצול של 1x8.

How to choose the right fiber optic coupler for an optical network

טעויות נפוצות שיש להימנע מהן

הטעות הראשונה והנפוצה ביותר היא התייחסות למצמד כאל מתאם פשוט. השניים הם מכשירים לא קשורים עם עבודות שונות. השני הוא התעלמות מאובדן הכנסה וערימה של יותר מדי פיצולים על קישור בודד עד שיגמר החשמל של המקלט. השלישי הוא בחירת FBT לפריסת FTTH 1x32 שבה PLC יהיה הרבה יותר אחיד ויציב. הרביעי הוא באמצעות מצמד המיועד לחלון אחד באורך גל באורך גל אחר, שיכול לייצר אובדן עולם אמיתי- שונה מאוד. החמישי הוא ערבוב מחברי UPC ו-APC מבלי לחשוב על השלכות ההשתקפות.

שאלות נפוצות אודות מצמדי סיבים אופטיים

מה ההבדל בין מצמד סיבים אופטיים למפצל?

מפצל הוא מצמד המשמש לחלוקת קלט אחד למספר יציאות. המונחמצמדהוא רחב יותר מכיוון שהוא מכסה גם קומבינרים, ברזים ומרבבי אורך גל.

האם מצמד סיבים אופטיים פסיבי או אקטיבי?

כמעט כל מחברי הטלקום והכבלים הם פסיביים ואינם דורשים חשמל. רק מכשירים מיוחדים כמו מגברים אופטיים ומתגים אופטיים נחשבים פעילים.

מה המשמעות של 1x2 במצמד סיבים אופטיים?

למצמד 1x2 יש יציאת כניסה אחת ושתי יציאות פלט. זוהי תצורת המפצל או הברז הפשוטה ביותר.

מה המשמעות של 2x2 במצמד סיבים אופטיים?

למצמד 2x2 יש שתי כניסות ושתי יציאות והוא יכול לפעול כמפצל או כמשלב בהתאם לכיוון האות. זה נפוץ באינטרפרומטרים ובהגדרות בדיקות דו-כיווניות.

איך אני בוחר יחס מפוצל למצמד ברזים?

עבור רוב ניטור הקישורים-חיים, הקשה של 99/1 או 95/5 היא הבחירה הנכונה מכיוון שהיא מסירה רק חלק קטן של כוח אופטי מהנתיב הראשי. ברז 90/10 מתאים כאשר מקלט הניטור פחות רגיש. פיצול של 50/50 הוא לעתים נדירות התשובה הנכונה לניטור.

מהו אובדן ההכנסה הטיפוסי של מפצל PLC 1x32?

רוב גליונות הנתונים המסחריים של מפצל PLC 1x32 מציגים אובדן הכנסה טיפוסי בין 16.5 ל-17.5 dB, כולל הפיצול התיאורטי של 15 dB בתוספת 1.5-2.5 dB של עודף ואובדן מחברים. בדוק תמיד את גיליון הנתונים הספציפי עבור הדגם שאתה קונה.

האם אוכל להשתמש במצמד מצב-יחיד עם סיב רב-מצבי?

בדרך כלל לא. מצמדי מצב יחיד- מתוכננים סביב ליבה של 9 מיקרומטר; לסיבים מולטי-מודים יש ליבה של 50 או 62.5 מיקרומטר. ערבוב של השניים גורם לאי התאמה משמעותית של מצב-שדה ואובדן צימוד גבוה. השתמש במצמד התואם שלךmultimodeאוֹמצב יחיד-סוג סיבים.

האם מחברי סיבים אופטיים דו-כיווניים?

רוב המצמדים הפסיביים הם דו-כיווניים. אותו מכשיר המשמש לפיצול אור במורד הזרם יכול לשלב אור במעלה הזרם כאשר משתמשים בו בכיוון ההפוך, וכך בדיוק פועלות רשתות PON.

מה ההבדל בין מצמד WDM למצמד אופטי סטנדרטי?

מצמד סטנדרטי מחלק כוח ללא הבחנה באורכי גל. אמצמד WDMמשתמש במסנני סרטים דקים- או בטכנולוגיית AWG כדי להפריד או לשלב אורכי גל ספציפיים, דבר חיוני למערכות CWDM ו-DWDM.

איזה סוג מחבר עלי לבחור עבור מצמד סיבים אופטיים?

LC ו-SC הם הנפוצים ביותר בפריסות מודרניות של גישה ומרכזי נתונים. ליטוש APC מועדף בכל מקום בו חשובה השתקפות אחורית, כגון PON, RFoG ווידאו אנלוגי. התאימו את הלק בשני הקצוות של הקישור; ערבוב UPC ו-APC יפגע בביצועים.

מַסְקָנָה

מצמד סיבים אופטיים הוא רכיב פשוט מטעה שעומד בשקט כמעט בבסיס כל רשת אופטית מודרנית. הבחירה הנכונה היא איזון בין ספירת יציאות, יחס פיצול, טווח אורכי גל, אובדן הכנסה, סוג סיבים, מחבר והסביבה שבה הוא יחיה. עבור ברז ניטור בודד או יחס פיצול מותאם אישית, מצמד FBT הוא בדרך כלל התשובה החסכונית ביותר. עבור FTTH, PON, LAN אופטי פסיבי, או כל הפצת-יציאות- גבוהה, מפצל PLC הוא הבחירה הבטוחה יותר-לטווח ארוך. המצמד הטוב ביותר הוא תמיד זה שמתאים לתקציב הכוח האופטי ולדרישות האמינות של הרשת שהוא משרת, לא רק זה עם מחיר היחידה הנמוך ביותר.

כיצד לבחור את מצמד הסיבים האופטיים המתאים לרשת שלך?