***** Google.Поиск по сайту:


Лекции по Оптическим линиям связи и пассивным компонентам ВОСП   

12. Оптические разветвители

12.2 Неселективные оптические разветвители

Принцип работы и параметры разветвителя можно проиллюстрировать на примере Х-типа (2х2), схематически представленного на рисунок 12.1.а, где стрелками показаны возможные направления излучения внутри него. В приведенном четырехпортовом пассивном двунаправленном разветвителе 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. Таким образом, порты 1 и 4 в рассматриваемом направлении излучения являются входными, а порты 2 и 3 – выходными. Так как данный разветвитель является пассивным и двунаправленным, то возможно также обратное распространение света и изменение роли портов, то есть 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, когда порт 1 – входной, а порт 2 и 3 – выходные.

Деление оптической мощности с помощью разветвителя Х-типа характеризуется следующими параметрами:

- коэффициент ответвления

,                       (12.2.1)

где Р3 – мощность оптического излучения на оптическом порте 3 при подаче излучения мощностью Р1 на оптический порт 1, дБ;

- коэффициент направленности

,                         (12.2.2)

где Р4 – мощность оптического излучения на оптическом порте 4 при подаче излучения мощностью Р1 на оптический порт 1, дБ;

- вносимыми потерями

,                    (12.2.3)

где Р2 и Р3 – сумма мощностей оптического излучения на оптических портах 2 и 3 при подаче излучения мощностью Р1  на оптический порт 1.

Для разветвителя Y-типа коэффициент ответвления и вносимые потери определяются аналогичными соотношениями, а коэффициент направленности вычисляется по формуле

,                           (12.2.4)

где Р3 – мощность оптического излучения на оптическом порте 3 при подаче излучения мощностью Р2 на порт 2.

Относительное распространение излучения в разветвителе определяется распределением выходной мощности прошедшего через него излучения по выходным портам, причем тот порт, через который проходит основная доля мощности (при неравномерном ее распределении) называется основным, а другой порт – заглушенным. Например, при относительном распределении 25/75 25% выходной мощности проходит через заглушенный порт, а 75% - через основной. Потери в идеальном четырехполюсном направленном разветвителе (рисунок 12.1.а) при различных значениях относительного распределения выходной мощности приведены в таблице 12.1.

Таблица 12.1 – Потери в идеальном четырехполюсном направленном разветвителе

Относительное распределение, %

Потери заглушенного порта, дБ

Потери основного порта, дБ

50/50

3,01

3,01

40/60

3,98

2,22

30/70

5,22

1,55

25/75

6,02

1,25

20/80

6,99

0,97

15/85

8,24

0,71

10/90

10,00

0,46

5/95

13,01

0,22

Конфигурация разветвителя зависит от вводимого в него излучения, при этом наиболее распространенные значения конфигурации равны: 1х2, 1х3, 1х4, и реже 1х5, 1х6, 1х7, 1х8, 1х9. Потери на деление выходной мощности в идеальном разветвителе с равномерным делением приведены в таблице 12.2.

Таблица 12.2 – Потери на деление выходной мощности в идеальном разветвителе

Относительное распределение ,%

Конфигурация разветвителя

Потери на портах, дБ

50/50

1х2

3,01

40/60

1х3

4,77

30/70

1х4

6,02

25/75

1х5

6,99

20/80

1х6

7,78

15/85

1х7

8,45

10/90

1х8

9,03

5/95

1х9

9,54

Следует заметить, что конфигурация 1х2 соответствует Т-разветвителям, на базе которых проектируются локальные сети с общей шиной, рисунок 12.2.

Разветвитель устанавливается на каждом узле и служит для отвода части энергии от шины к приемопередатчику присоединенного к узлу оборудования. В этом случае сигнал проходит через N-1 узлов прежде, чем достигнет приемника. Потери увеличиваются линейно с ростом числа терминалов, подключенных к шине. При этом необходимо учитывать соединительные потери (связанные с рассогласованием диаметров и апертур) для каждого узла. Поскольку на каждом узле используется как входной, так и выходной порты, то общее количество соединений составляет 2N. Последний вид потерь также имеет тенденцию линейного увеличения с ростом числа терминалов. В этой связи Т-разветвители могут эффективно работать только при ограниченном числе терминалов и обладают меньшей потребностями в кабеле для организации оптической сети.

Рисунок 12.2 – Локальная сеть с Т-разветвителями

Разветвители типа звезда, имеющие конфигурацию 1х3 и выше, являются альтернативой Т-разветвителям и избавлены от многих перечисленных ранее недостатков. Световой поток в них в равной степени распределяется между всеми выходными портами. Потери включения данного типа разветвителя определяются отношением мощности на каком-либо выходном порте к входной мощности и изменяются в обратной зависимости от числа терминалов

.                               (12.2.5)

Поэтому этот тип разветвителя более эффективен в сети с большим количеством станций.

В идеальном случае световой поток должен равномерно распределяться между всеми входными портами. На практике действительное значение мощности на каждом выходном порте варьируется в зависимости от индивидуальных потерь включения. Однородность разветвителя является параметром, определяющим данные вариации, и выражается как в процентах, так и в децибелах. Рассмотрим разветвитель, у которого выходная мощность на каждом порту равна 50 мкВт. Однородность на уровне +0,5 дБ означает, что реальная мощность будет варьироваться от 45 до 56 мкВт. Если величина однородности увеличится до +1 дБ, то выходная мощность будет варьироваться от 40 до 63 мкВт.

Основными требованиями, предъявляемыми к параметрам направленных разветвителей являются:

- малые вносимые потери, которые в лучших образцах разветвителей типа 1х2 и 2х2 составляют около 0,1 дБ;

- большой коэффициент направленности, характеризующий высокое переходное затухание (изолированность) между направленными потоками излучений и составляющий для большинства разветвителей величину > 55 дБ;

-  минимальное отклонение от заданного коэффициента ответвления, характеризующее степень равномерности или требуемой неравномерности деления вводимой мощности излучения;

- сохранение заявленных параметров в зависимости от ширины волнового спектра вводимого излучения (широкополосность). Для зарубежных однооконных разветвителей отклонение от рабочей длины волны может составлять + 40нм;

- сохранение модового состава распространяющегося излучения для многомодовых разветвителей и состояния плоскости поляризации для одномодовых разветвителей.

Параметры отечественных и зарубежных волоконно-оптических разветвителей приведены в табл.12.3 и 12.4 соответственно.

Таблица 12.3. – Общие характеристики отечественных разветвителей

Кон-фи-гура-ция

Длина волны, нм

Диа-пазон, нм

Распре-деление мощности выхода

Отклонение распределения от заданного, дБ

Оптические потери не более, дБ

Направ-ленность, дБ

Размеры корпуса, мм

При-ме-чания

Многомодовые

А

Б

В

А

Б

В

 

1x2

600-1310

±10

P

0,5

0,5

0,5

0,1

0,3

0,5

>55

80x11x7

1

1x3

600-1310

±10

P

0,5

0,5

0,5

0,2

0,5

0,7

>55

80x19x7

1

1x4

600-1310

±10

P

0,5

0,5

0,5

0,3

0,6

0,8

>55

80x19x7

1

1x9

600-1310

±10

P

-

1,0

-

-

1,2

-

>55

80x40x9

-

2x2

600-1310

±10

P/3

0,5

0,5

0,5

0,2

0,5

0,8

>55

80x11x7

1

Одномодовые

А

Б

В

А

Б

В

 

1x2

1310/1550

±10

P/3

0,3

0,6

1,0

0,1

0,2

0,3

>55

80x11x7

2

2x2

1310/1550

±10

P/3

0,3

0,6

1,0

0,1

0,2

0,3

>55

80x11x7

2

1x3

1310/1550

±10

P/3

0,6

1,0

1,4

0,2

0,4

0,6

>55

90x70x7

2

1x4

1310/1550

±10

P/3

0,7

1,2

1,5

0,4

0,6

0,8

>55

90x70x8

2

2x4

1310/1550

±10

P

0,7

1,2

1,5

0,4

0,6

0,8

>55

90x70x8

2

4x4

1310/1550

±10

P

0,7

1,2

1,5

0,4

0,6

0,8

>55

100x80x9

2

1x8

1310/1550

±10

P/3

1,2

2,0

-

0,9

1,3

-

>55

115x100x10

3

2x8

1310/1550

±10

P

0,9

1,3

-

0,9

1,3

-

>55

115x100x10

3

Примечания

1 – Цена вида А в 1,5 раз выше цены вида Б;

2 – Цена вида А в 1,3 раз выше цены вида Б;

3 – Цена вида А в 1,2 раз выше цены вида Б;

З – заданное;

Р – равномерное.

Из зарубежных фирм, изготавливающих разветвители, можно отметить следующие: Plank Optoelectronics Inc, Fiber Optic Communications Inc, KRONE AG, Aicoa Fujikura, AFO, Gould Fiber Optics Division u Alliance Fiber Optic Products. Следует заметить, что зарубежные компании выпускают разветвители большой номенклатуры от 1х2 до 16х16, причем они могут быть как широкополосными: + 40 нм, так и двухоконными с рабочими длинами волн 1310 + 40 нм и 1550 + 40 нм.


Таблица 12.4 – Параметры зарубежных волоконно-оптических разветвителей

Компания

Конфигурация

Рабочая длина волны, нм

Диапазон длин волн, нм

Оптические потери, дБ, не более

Направ-ленность, дБ

Размеры защитного корпуса

А

Б

В

Plank Opto-electronics

1х2,2х2 стандартный

633, 830, 1310, 1480 или 1550

±10

0,06

0,1

0,15

>55

9,5x12x95

Plank Opto-electronics

1х2,2х2 двухоконный

1310,1550

±40

0,1

0,3

0,5

>55

9,5x12x95

Plank Opto-electronics

1х2,2х2 однооконный

1310,1550

±40

0,1

0,3

0,5

>55

9,5x12x95

Plank Opto-electronics

1х3

1310,1550

±10

0,15

0,25

0,3

>55

9,5x12x95

Plank Opto-electronics

3х3

1310,1550

±10

0,2

0,3

0,5

>55

9,5x12x95

Plank Opto-electronics

Nx4 (N=1,2,4)

1310,1550

±10

0,3

0,5

 

>55

10x80x100

Plank Opto-electronics

Nx8 (N=1,2,8)

1310,1550

±10

0,5

0,9

 

>55

10x100x140

Plank Opto-electronics

Nx16 (N=1,2,16)

1310,1550

±10

0,8

1,2

 

>55

12x120x160

Plank Opto-electronics

1x3

1310,1550

±10

0,15

0,25

0,3

>55

9,5x12x95

Plank Opto-electronics

3x3

1310,1550

±10

0,2

0,3

0,5

>55

9,5x12x95

AFO

1x2, 2x2

1310,1550

±20

0,08

       

AFO

1x2, 2x2

1310,1550

±80

         

Alcoa Fujikura

1x2, 2x2

1310,1550

1260-1580

0,4

       

AFOP

1x2, 2x2

1310,1550

±40

0,5

       

AFOP

1x2, 2x2

1310,1550

±50

         

AFOP

1x8, 1x16

1310,1550

±50

0,1

       

Gould Fiber Optics Div.

от 1х2 до 16х16

1550

±40

0,1

       

Gould Fiber Optics Div.

от 1х2 до 16х16

1310,1550

1200-1600

         

KRONE

1x2, 2x2 стандартный

1310

         

8x11x76 или9,5x18x100

KRONE

1х2 однооконный

1550

±40

       

8x11x76 или9,5x18x100

KRONE

1х2 двухоконный

1310,1550

±40

       

8x11x76 или9,5x18x100

AMP

1х2 однооконный

1310,1550

±20

0,5

0,9

-

>55

10x120x97

AMP

1х2 однооконный

1310,1550

±50

0,6

1,0

-

>55

10x120x97

AMP

2х2 однооконный

1310,1550

±20

0,6

1,0

-

>55

10x120x97

AMP

2х2 однооконный

1310,1550

±50

0,7

1,1

-

>55

10x120x97

AMP

1х2 двухоконный

1310,1550

±20

0,6

1,0

-

>55

10x120x97

AMP

1х2 двухоконный

1310,1550

±50

0,7

1,1

-

>55

10x120x97

AMP

2х2 двухоконный

1310,1550

±20

0,7

1,1

-

>55

10x120x97

AMP

2х2 двухоконный

1310,1550

±50

0,8

1,2

-

>55

10x120x97

AMP

1х3 однооконный

1310,1550

±20

0,8

1,5

-

>55

13x63x114

AMP

1х3 однооконный

1310,1550

±50

1,0

1,6

-

>55

13x63x114

AMP

1х3 двухоконный

1310,1550

±20

1,0

1,8

-

>55

13x63x114

AMP

1х3 двухоконный

1310,1550

±50

1,2

2,0

-

>55

13x63x114

AMP

2х3 однооконный

1310,1550

±20

0,9

1,6

-

>55

13x63x114

AMP

2х3 однооконный

1310,1550

±50

1,1

1,7

-

>55

13x63x114




***** Яндекс.Поиск по сайту:



© Банк лекций Siblec.ru
Формальные, технические, естественные, общественные, гуманитарные, и другие науки.