Отличие разъемов lc от sc. Наглядный обзор оптических передатчиков

На сегодняшний день разработано более 70 типов коннекторов различного назначения для ВОЛС. Наиболее распространенные - симметричные оптические разъемы с конструктивным исполнением штекерного типа. Для соединения таких коннекторов используют специальные оптические адаптеры. Благодаря этим устройствам соединяемые оптические разъемы могут быть как одного, так и нескольких типов.

Описание конструкции оптического коннектора

Штекерные оптические разъемы выглядят следующим образом: оптоволокно фиксируется в специальном прецизионном наконечнике типа "феруле", который вставляется во вставку-центратор. Крепеж разъемов в адаптере может быть как байонетного типа, так и резьбового или замкового. В некоторых видах оборудования требуется подключение дуплексных пар оптоволокна, специально для этого были разработаны оптические разъемы дуплексного типа. Изначально реализация подобных устройств достигалась за счет симметричного пластмассового зажима, содержащего гнезда, в которые вкладывалась пара коннекторов, после чего они фиксировались защелкой. Больше всего для этого подходили разъемы с квадратными корпусами. Однако со временем появилась необходимость разработки оптических разъемов дуплексного типа в едином корпусе.

Очередным этапом развития производства оптоволоконных разъемов стало создание специальных коннекторов ленточного типа в цельном буферном покрытии. Тем не менее сегодня такой вид не пользуется особой популярностью из-за высокой сложности получения качественного стыка, даже с применением сварочного метода. В настоящее время основными потребителями упомянутых разъемов являются Япония и США.

Основные технические характеристики

Главными параметрами оптических коннекторов являются: долговременная стойкость и стабильность ко внешним условиям. На пропускную способность влияет обратное отражение и вносимое затухание. Эти характеристики зависят от поперечного смещения осей, а также угла между ними. А еще от френелевского отражения сигнала на границе разделения двух сред. Максимальным значением потерь, которое вносится разъемом, является оптическое затухание. Эта характеристика оказывает влияние на размер суммарных потерь в данном тракте. Этот параметр напрямую зависит от поперечного отклонения (разъюстировки) сердцевин соединяемых

Следующий важный параметр - это обратное отражение. Главный источник, влияющий на данную характеристику, - это граница разделения двух сред (воздуха и волокна). Эта составляющая может достигать существенных величин. Более того, обратное отражение может быть переменчивым во времени, то есть под влиянием внешних факторов оно в конечном итоге способно нарушить работоспособность всей системы.

Оптический аудиокабель

Сейчас большую популярность в устройстве аудиосистем завоевывают Главным преимуществом таких проводов является отсутствие помех, а значит, сигнал останется чистым и четким, несмотря на длину такого удлинителя. хорошо зарекомендовали себя надежной работой в сложных электромагнитных условиях, там, где медные провода были не в состоянии справиться с помехами. В компьютерной технике особо популярен кабель SPDIF (Sony-Philips Digital Interface) - это интерфейс для передачи аудиосигналов в цифровом виде. Он передает между устройствами без потери качества, которая неизбежно возникает при использовании аналогового метода.

Первый шаг в разработке оптоволоконной системы - выбор передатчиков и приемников, наилучшим образом подходящих к заданному типу сигнала. Лучше всего это делать, сравнивая техническую информацию об изделиях и консультируясь с инженерами фирмы-изготовителя, которые помогут подобрать наилучший вариант. После этого надо выбрать сам оптоволоконный кабель, оптические соединители и метод их установки. Хотя это в самом деле не очень простая задача, часто не имеющие опыта инженеры испытывают неоправданную боязнь технологий работы с оптоволокном. В этой брошюре мы попытаемся прояснить несколько распространенных заблуждений об оптоволоконных кабелях и монтаже разъемов на них.

Конструкция кабеля

Выбор кабеля определяется решаемой задачей.

Как и медные провода, оптоволоконные кабели выпускаются во множестве различных вариантов. Существуют одно- и многожильные кабели, кабели для воздушной прокладки или непосредственной укладки в грунт, кабели в негорючей оболочке для прокладки в пространстве между фальшпотолком и перекрытием и в межэтажных кабельных каналах, и даже сверхпрочные тактические кабели военного назначения, способные выдерживать сильнейшие механические перегрузки. Понятно, что выбор кабеля определяется решаемой задачей.

Вне зависимости от вида внешней оболочки, в любом оптоволоконном кабеле имеется хотя бы один волоконный световод. Остальные конструктивные элементы (разные в разных типах кабеля) защищают световод от повреждений. Наиболее часто используются две схемы защиты тонких оптических волокон: с помощью неплотно облегающей трубки и с помощью плотно прилегающей оболочки.

Наиболее часто используются две схемы защиты тонких оптических волокон: с помощью неплотно облегающей трубки и с помощью плотно прилегающей оболочки.

В первом способе оптоволокно находится внутри пластмассовой защитной трубки, внутренний диаметр которой больше внешнего диаметра волокна. Иногда эту трубку заполняют силиконовым гелем, предотвращающим скопление влаги в ней. Поскольку оптоволокно свободно «плавает» в трубке, механические усилия, действующие на кабель снаружи, обычно его не достигают. Такой кабель очень устойчив к продольным воздействиям, возникающим при протяжке через кабельные каналы или при прокладке кабеля на опорах. Поскольку в световоде нет значительных механических напряжений, кабели такой конструкции имеют малые оптические потери.

Второй способ состоит в использовании толстого пластикового покрытия, нанесенного прямо на поверхность световода. Защищенный таким образом кабель имеет меньший диаметр и массу, большую устойчивость к ударным воздействиям и гибкость, но поскольку оптоволокно жестко зафиксировано внутри кабеля, его стойкость к растяжению не столь высока, как при использовании свободно облегающей защитной трубки. Такой кабель применяется там, где не предъявляются очень высокие требования к механическим параметрам, например, при прокладке внутри зданий или для соединения отдельных блоков аппаратуры. На рис. 1 схематично показано устройство обоих типов кабеля.

Рис. 1. Конструкция основных типов оптоволоконных кабелей

На рис. 2 показано поперечное сечение одно- и двухжильного оптоволоконного кабеля, а также более сложного многожильного. Двухжильный кабель внешне похож на обычный сетевой электропровод.

Во всех случаях световод с защитной трубкой сначала заключаются в слой синтетической (например, кевларовой) оплетки, определяющей прочность кабеля на растяжение, а затем все элементы помещаются во внешнюю защитную оболочку из поливинилхлорида или другого подобного материала.

Во всех случаях световод с защитной трубкой сначала заключаются в слой синтетической (например, кевларовой) оплетки, определяющей прочность кабеля на растяжение, а затем все элементы помещаются во внешнюю защитную оболочку из поливинилхлорида или другого подобного материала. В многожильных кабелях часто добавляется дополнительный центральный усиливающий элемент. При изготовлении оптоволоконных кабелей используются, как правило, только не проводящие электрический ток материалы, но иногда добавляется внешняя навивка из стальной ленты для защиты от грызунов (кабель для непосредственной укладки в грунт) или внутренние усиливающие элементы из стальной проволоки (кабели для воздушных линий на опорах). Существуют также кабели с дополнительными медными жилами, по которым подается питание на удаленные электронные устройства, используемые в системе передачи сигнала.

Рис. 2. Различные типы кабелей в поперечном разрезе

Волоконные световоды

Независимо от разнообразия конструкций кабелей их основной элемент - оптическое волокно - существует лишь в двух основных модификациях: многомодовое (для передачи на расстояния примерно до 10 км) и одномодовое (для больших расстояний). Применяемое в телекоммуникациях оптоволокно обычно выпускается в двух типоразмерах, отличающихся диаметром сердцевины: 50 и 62,5 мкм. Внешний диаметр в обоих случаях составляет 125 мкм, для обоих типоразмеров используются одни и те же разъемы. Одномодовое оптоволокно выпускается только одного типоразмера: диаметр сердцевины 8-10 мкм, внешний диаметр 125 мкм. Разъемы для многомодовых и одномодовых световодов, несмотря на внешнее сходство, не взаимозаменяемы.

Рис. 3. Прохождение света через оптоволокно со ступенчатым и плавным профилем показателя преломления

На рис. 3 показано устройство двух типов оптоволокна - со ступенчатой и с плавной зависимостью показателя преломления от радиуса (профилем).

Волокно со ступенчатым профилем состоит из сердцевины из сверхчистого стекла, окруженной обычным стеклом с более высоким показателем преломления. При таком сочетании свет, распространяясь по волокну, непрерывно отражается от границы двух стекол, примерно как теннисный шарик, запущенный в трубу. В световоде с плавным профилем показателя преломления, который целиком изготовлен из сверхчистого стекла, свет распространяется не с резким, а с постепенным изменением направления, как в толстой линзе. В оптоволокне обоих типов свет надежно заперт и выходит из него только на дальнем конце.

Потери в оптоволокне возникают из-за поглощения и рассеяния на неоднородностях стекла, а также из-за механических воздействий на кабель, при котором световод изгибается так сильно, что свет начинает выходить через оболочку наружу. Величина поглощения в стекле зависит от длины волны света. На 850 нм (свет с такой длиной волны в основном применяется в системах передачи на небольшие расстояния) потери в обычном оптоволокне составляют 4-5 дБ на километр кабеля. На 1300 нм потери снижаются до 3 дБ/км, а на 1550 нм - до величины порядка 1 дБ. Свет с двумя последними длинами волн используется для передачи данных на большие расстояния.

Потери, о которых только что было сказано, не зависят от частоты передаваемого сигнала (скорости передачи данных). Однако существует еще одна причина потерь, которая зависит от частоты сигнала и связана с существованием множества путей распространения света в световоде. Рис. 4 поясняет механизм возникновения таких потерь в оптоволокне со ступенчатым профилем показателя преломления.

Рис. 4. Различные пути распространения света в оптоволокне

Потери в оптоволокне возникают из-за поглощения и рассеяния на неоднородностях стекла, а также из-за механических воздействий на кабель, при котором световод изгибается так сильно, что свет начинает выходить через оболочку наружу. Величина поглощения в стекле зависит от длины волны света.

Луч, вошедший в оптоволокно почти параллельно его оси, проходит меньший путь, чем тот, который испытывает многократные отражения, поэтому свету для достижения дальнего конца световода требуется разное время. Из-за этого световые импульсы с малой длительностью нарастания и спада, обычно используемые для передачи данных, на выходе из оптоволокна размываются, что ограничивает максимальную частоту их следования. Влияние этого эффекта выражается в мегагерцах полосы пропускания кабеля на километр его длины. Стандартное волокно с диаметром сердцевины 62,5 мкм (многократно превышающим длину волны света) имеет максимальную частоту 160 МГц на 1 км на длине волны 850 нм и 500 МГц на 1 км при 1300 нм. Одномодовое волокно с более тонкой сердцевиной (8 мкм) обеспечивает максимальную частоту в тысячи мегагерц на 1 км. Однако для большинства низкочастотных систем максимальное расстояние передачи в основном ограничивается все же поглощением света, а не эффектом размывания импульсов.

Оптические разъемы

Поскольку свет передается только по очень тонкой сердцевине оптоволокна, важно очень точно совмещать его с излучателями в передатчиках, фотодетекторами в приемниках и световодами в оптических соединениях. Эта функция возлагается на оптические разъемы, которые изготавливаются с очень высокой точностью (допуски имеют порядок тысячных долей миллиметра).

Поскольку свет передается только по очень тонкой сердцевине оптоволокна, важно очень точно совмещать его с излучателями в передатчиках, фотодетекторами в приемниках и световодами в оптических соединениях.

Хотя существует много типов оптических разъемов, сейчас наиболее распространен разъем типа ST (рис. 5). Он состоит из изготовленного с высокой точностью штифта, в который выходит оптоволокно, пружинного механизма, который прижимает штифт к такому же штифту в ответной части разъема (или в электронно-оптическом устройстве) и кожуха, механически разгружающего кабель.

Разъемы ST выпускаются в вариантах для одномодового и многомодового оптоволокна. Основное различие между ними заключено в центральном штифте и его не так просто заметить визуально. Однако следует внимательно относиться к выбору варианта разъема: если одномодовые разъемы еще можно использовать с многомодовыми излучателями и детекторами, то разъемы для многомодового кабеля с одномодовым будут работать плохо или вообще приведут к неработоспособности системы.

Рис. 5. Оптический разъем типа ST

Однако следует внимательно относиться к выбору варианта разъема: если одномодовые разъемы еще можно использовать с многомодовыми излучателями и детекторами, то разъемы для многомодового кабеля с одномодовым будут работать плохо или вообще приведут к неработоспособности системы.

Установка оптического разъема на кабель начинается со снятия оболочки с помощью практически таких же инструментов, что используются для электрического кабеля. Затем усиливающие элементы обрезаются на нужную длину и вставляются в различные удерживающие уплотнения и втулки. В кабеле со свободно облегающей защитной трубкой ее конец снимается, чтобы обнажить само оптоволокно. В кабеле с плотно прилегающей к оптоволокну оболочкой она снимается с помощью прецизионного инструмента, напоминающего устройство для снятия изоляции с тонких электрических проводов. До этого момента процесс очень похож на работу с электрическим кабелем, но дальше начинаются отличия. Освобожденное от оболочек оптоволокно смазывается быстротвердеющей эпоксидной смолой и вставляется в прецизионно выполненное отверстие или канавку штифта, конец оптоволокна при этом выходит из отверстия наружу. Затем на разъеме устанавливаются элементы механической разгрузки кабеля, и он готов к завершающим операциям. Штифт помещается в специальное приспособление, в котором торчащий конец оптоволокна скалывается. На это уходит одна-две секунды, после чего разъем устанавливается в специальное зажимное приспособление, где выполняется полировка скола с помощью специальных пленок двух или трех степеней шероховатости. На все, не считая пяти минут на затвердевание эпоксидной смолы, уходит 5-10 минут в зависимости от мастерства монтажника.

Фактически, сборка оптического разъема ST - не более трудная задача, чем монтаж старого знакомого электрического разъема BNC.

Разъемы всех типов их изготовители снабжают простой пошаговой инструкцией по монтажу на оптоволоконный кабель.

Среди многих людей распространено предубеждение о трудностях установки разъемов на оптоволоконные кабели, поскольку они слышали «о сложном процессе скола и полировки стеклянного волокна». Когда им показывают, что этот «сложный процесс» выполняется с помощью очень простого приспособления и занимает меньше минуты, то окутывающая его «тайна» мгновенно улетучивается. Фактически, сборка оптического разъема ST - не более трудная задача, чем монтаж старого знакомого электрического разъема BNC. После обучения, которое занимает от 30 минут до часа, наибольшее время при установке оптических разъемов расходуется на ожидание затвердевания эпоксидной смолы. Тем не менее предубеждение остается широко распространенным, и для таких потребителей некоторые фирмы выпускают оптические разъемы так называемого быстрого монтажа. Они устанавливаются на кабели с помощью разнообразных механических зажимных систем, клеевых расплавов, быстросохнущих клеев (а иногда и вообще без химических клеящих составов). Некоторые из этих разъемов даже поставляются с заранее отполированным отрезком оптоволокна, вставленного в штифт, что вообще позволяет исключить процедуру окончательной обработки. Хотя установка этих разъемов действительно чуть более проста, никому не следует бояться и стандартного метода монтажа с использованием эпоксидной смолы и полировкой торца световода. На рис. 6 показана последовательность установки типового разъема ST на оптоволоконный кабель.

Рис. 6. Этапы монтажа разъема ST на оптоволоконный кабель

Также распространены оптические разъемы SMA, SC и FCPC. Все они подобны в смысле использования штифта, прецизионно совмещаемого с таким же штифтом в ответной части разъема, а отличаются только конструкцией механического соединения. Разъемы всех типов их изготовители снабжают простой пошаговой инструкцией по монтажу на оптоволоконный кабель.

Отечественными и мировыми производителями за прошедшее время было создано множество типов оптических коннекторов, а также специальных проходных адаптеров, используемых для их надежного соединения. Среди них наибольшую популярность завоевали только 4 типа разъемов: LC, ST, FC и SC. Другие коннекторы применяются крайне редко или уже не производятся. Популярность отдельных типов разъемов зависит от конкретной отрасли их использования.

Главные типы оптических коннекторов

Оптический разъем ST

Отличается металлической байонетной конструкцией. А диаметр его керамического наконечника равен 2.5 мм. Раньше данный разъем широко использовался в сетях с многомодовыми волокнами из оптоволокна. А сейчас его не рекомендуют использовать. По сравнению с другими типами, он лишен возможности создания специального дуплексного разъема, имеет невысокую надежность, плохую устойчивость, недостаточно компактный и простой.

Оптический разъем FC

По своей конструкции схож с предыдущим. Диаметр его керамического наконечника тоже составляет 2.5 мм, но вместо байонета применяется металлическое соединение с резьбой. Этот разъем сегодня широко используют в оборудовании активного типа и различных измерительных приборах. Он отличается долговечностью, отличной устойчивостью к всевозможным вибрациям. Зачастую его используют именно в магистральных ВОЛС. можно так же в нашей компании. В компании AVS Electronics оптики и компонентов.

Оптический разъем SC

Широкое распространение получил за счет удобства коммутации и возможности создания специального дуплексного разъема. Он имеет не только внешний корпус, но и внутренний. А диаметр его керамического наконечника равен 2.5 мм. Как правило, такой разъем устанавливают в проходной адаптер легко, без необходимости вращения. широко используется в СКС, современных сетях передачи всевозможных данных в масштабах города. Кабель оптический

Оптический разъем LC

Диаметр наконечника данного разъема равняется 1.25 мм, поэтому с ним необходимо аккуратно работать. За счет своих компактных размеров, данные коннекторы завоевали огромную популярность в различном активном оборудовании, современных пассивных оптических шкафах или полках, имеющих высокую плотность.
Они легко заходят в специальный проходной адаптер обыкновенным защелкиванием. Ассортимент включает коннекторы и , а также многие другие.
Среди большого разнообразия различных коннекторов в СКС преимущество отдается дуплексным разъемам SC или LC типа с ключом, которые способны предотвратить неправильный ввод коннектора в проходной адаптер, обеспечить правильную полярность данного оптического соединения. В новейшем активном оборудовании и во всех центрах по обработке данных чаще всего применяют разъемы типа LC, ведь они весьма компактны и надежны. Коннекторы разъемы купить можно у специалистов компании AVS Electronics.

Типы полировки

Поверхность торца большинства современных оптических коннекторов размещена под углом в 90 градусов, а торец их керамического наконечника немного закруглен. Их различают по качеству выполненной полировки:
. PC - это обыкновенное качество, допустимое для простых приложений в СКС, современных локальных сетей с небольшим расстоянием и максимальной скоростью, равной 1 Гбит/с. Показатель отражательной способности равен -35 дБ.
. SPC - улучшенное качество, отличается отражательной способностью, равной от -40 до -45 дБ либо меньше. Данная полировка характерна для всех и пигтэйлов заводского производства.

UPC - наилучшее качество, исключительно машинная полировка, проводится усиленный контроль качества. Его отражательная способность равна от -50 до -55 дБ либо ниже. Зачастую шнуры с подобной полировкой используют для осуществления измерений высокой точности в процессе проверки современных оптических систем, функционирования самых требовательных приложений, отличающихся скоростями 10 Гбит/с и выше.

Коннекторы с угловой APC полировкой

Стыкуемая поверхность коннекторов, имеющих угловую полировку, размещена под углом в 82 градусов. Показатель отражательной способности равен -65 дБ либо меньше.
С его помощью можно получить наилучшие параметры из всех вероятных на данный момент и уменьшить обратные отражения, но они абсолютно не совместимы со всеми коннекторами, имеющими базовую полировку. Для снижения риска неправильной стыковки, все корпуса этих коннекторов, их хвостовики вместе с проходными адаптерами, делают насыщенного зеленого цвета. Зачастую применяют в провайдерских линиях и во многих сетях современного кабельного телевидения.

Цвета коннекторов

Все вышеупомянутые коннекторы изготавливаются в нескольких версиях: для одномодовых оптических волокон 9/125 мкм либо для многомодовых 50/125 мкм. Корпуса вместе с проходными адаптерами в простых многомодовых коннекторах встречаются в черном или бежевом цвете. А одномодовые коннекторы вместе с адаптерами зачастую имеют синий цвет. Все представленные и многие другие можно в компании AVS Electronics по оптовым ценам, высокого качества.

Основные данные по ВОЛС для проектирования систем телекоммуникаций

Оптическое волокно позволяет организовывать связь без регенераторов (повторителей сигнала) до 120 км у одномодовых и до 5 км у многомодовых кабелей.

В качестве сигналов в оптических кабелях используются не электрические импульсы, а моды (световые потоки). Стенки центральной жилы - диэлектрики и имеют отражающие свойства стекла, благодаря которым световые потоки распространяются внутри кабеля.

Одномодовые и многомодовые волокна

Принято разделять оптоволоконные волокна (кабеля и пачкорды) на два типа:

Одномодовые (Single Mode), сокращённо: SM;

Многомодовые (Multi Mode), сокращённо: MM.

При этом оба типа имеют свои преимущества и недостатки, а значит каждый из них может быть использован для реализации различных целей.

Одномодовые оптические волокна (SM)

8/125, 9/125, 10/125 - это маркировка одномодовых оптоволоконных пачкордов. Первая цифра в маркировке - диаметр центральной жилы, а вторая - это диаметр оболочки. Стоит отметить, что диметры ВОЛС (волоконно-оптической линии передач) измеряются в мкм (микрометрах).

В одномодовом кабеле используют сфокусированный узконаправленный лазерный луч с диапазоном световых волн 1,310-1,550 мкм (1310-1550 нм).

Благодаря тому, что диаметр центральной жилы достаточно мал, световые моды двигаются в ней практически параллельно центральной оси. Поэтому в волокне практически отсутствуют искажения сигнала, а малое затухание позволяет передавать оптический импульс на расстояния до 120 км без регенерации на скоростях до 100 Гбит/с и выше.

Различают одномодовые оптические волокна:

С несмещённой дисперсией (стандартное, SMF);

Со смещённой дисперсией (DSF);

И с ненулевой смещённое дисперсией (NZDSF).

Многомодовые оптические волокна (MM)

Многомодовое волокно со ступенчатым коэффициентом

Многомодовое волокно с градиентным коэффициентом

Многомодовые волокна имеют маркировку, например, 50/125 или 62,5/125. Это говорит о том, что диаметр центральной жилы может быть 50 или 62,5 мкм, а диметр оболочки такой же, как и у одномодового типа - 125 мкм.

В многомодовом кабеле используют рассеянные лучи от светодиодов или лазера с диапазоном световых волн 0,85 мкм - 1,310 мкм (850-1310 нм).

Из-за того, что диаметр центральной жилы многомодового патч-корда больше, чем у одномодового, количество путей для распространения световых модов увеличивается. Сразу несколько световых потоков двигаются по различным траекториям, отражаясь от зеркальной поверхности центральной жилы.

Однако, многомодовые волокна со ступенчатым коэффициентом преломления имеет достаточно высокую межмодовую дисперсию (постепенное расширение оптического луча в результате отражений), что ограничивает расстояние передачи сигнала до 1 км и скорость передачи до 100 - 155 Мбит/с. Рабочая длина волны, как правило, 850 нм.

Многомодовые волокна с градиентным коэффициентом преломления характеризуются меньшей межмодовой дисперсией вследствие плавного изменения показателя преломления в волокне. Это позволяет передавать оптический сигнал на расстояния до 5 км со скоростью до 155 Мбит/с. Рабочая длина волны - 850 нм и 1310 нм.

Отличия одномодовых и многомодовых оптических волокон

В одномодовом и многомодовом оптоволокне достаточно важную роль играет затухание сигналов. Этим и обусловлено малое рабочее расстояние многомодовых волокон (1-5 км). Несмотря на то, что казалось бы, по многомодовому кабелю движется больше световых потоков, пропускная способность таких кабелей и патч-кордов ниже, чем у одномодовых.

Узконаправленный (одномодовый) луч в одномодовых волокнах затухает в несколько раз меньше, чем рассеянный (многомодовый) в многомодовых волокнах, что позволяет увеличивать расстояние (до 120 км) и скорость передаваемого сигнала.

Оптические коннекторы

Оптический разъем, или коннектор (Optical Connector) - это недорогой и эффективный способ коммутации оптоволоконных кабелей. Он обеспечивает надежное соединение и целостность передаваемых пакетов.

Сегодня на рынке присутствует большое количество различных типов коннекторов для ВОЛС. Все они имеют различные параметры и назначение. Стыковку двух одинаковых либо разных коннекторов производят при помощи оптического адаптера.

Различные типы оптических коннекторов имеют разную форму и технологию соединения. Также при производстве таких разъемов могут быть использованы различные материалы, будь то металлы или полимеры.

Основные типы оптических коннекторов (разъёмов)

Коннекторы SC

SC-наиболее популярные оптические разъёмы.

Корпус разъёма SC выполнен из пластика, в поперечном сечении - прямоугольный. Подключение и отключение данного коннектора производятся линейно, в отличие от коннекторов FC и SC, в которых подключение вращательное. Благодаря этому, а также специальной «защёлке», обеспечивается достаточно жёсткая фиксация в оптической розетке. Разъёмы SC используются, в основном, на стационарных объектах. По цене несколько дороже разъёмов FC и SC.

Синим цветом маркируются одномодовые SC-разъёмы, серым цветом - многомодовые разъёмы, зелёным цветом - одномодовые разъёмы с классом полировки APC (со скошенным торцом).

Коннекторы LC

Оптический разъём LC внешне похож на разъём SC, но меньше него по размерам, благодаря чему при помощи LC-разъёмов легко реализуются кроссовые оптические соединения высокой плотности. Фиксация в оптической розетке осуществляется при помощи защелки.

Коннекторы FC

Разъёмы FC выполнены из керамической сердцевины и металлического наконечника. Фиксация в оптической розетке происходит за счёт резьбового соединения. Разъёмы FC обеспечивают низкий уровень потерь и минимум обратных отражений, а благодаря надёжной фиксации используются для организации связи на подвижных объектах, сетях связи железных дорог и других ответственных применениях.

Коннекторы ST

Разъёмы ST характеризуются простотой и надежностью в эксплуатации, легкостью установки и относительно невысокой ценой. Внешне похожи на разъёмы FC, но, в отличие от FC, в которых фиксация в розетке осуществляется при помощи резьбового соединения, разъёмы ST относятся к разряду BNC-коннекторов (соединение осуществляется при помощи разъёма байонет). ST-разъёмы чувствительны к вибрации и применяются с этими ограничениями.

Разъёмы ST используются, в основном, для подключения оптического оборудования к магистральным линиям и в локальных вычислительных сетях.

Коннекторы DIN

Разъём DIN похож на разъём FC, но имеет меньшие размеры. Керамический сердечник диаметром 2,5 мм, выступает за пределы пластикового корпуса, который, в свою очередь, имеет фиксатор, препятствующий вращению сердечника вокруг своей. Разъёмы DIN часто используются в измерительном оборудовании.

Коннекторы Е-2000

Е-2000 - один из наиболее сложных оптических разъёмов. Подключение и отключение осуществляется линейно (push-pull), а открытие - посредством специальной вставки-ключа. Поэтому, ошибочно вынуть такой коннектор практически не представляется возможным.

Разъёмы E-2000 имеют в своей конструкции специальные заглушки, которые автоматически закрывают торец разъёма при его отключении от оптической розетки, благодаря чему исключается попадание пыли внутрь.

Разъёмы Е-2000 отличает высокая надежность и плотность монтажа. Квадратное сечение разъёма обеспечивает лёгкую реализацию дуплексных соединений.

Разъемы с увеличенной плотностью монтажа

Коннекторы MT-RJ

Разъёмы MT-RJ изготавливаются в виде дуплексных пар.

Коннекторы VF-45 (SJ)

Хвостовик разъёма наклонён примерно под углом от плоскости соединения волокон. Разъём VF-45 (SJ) оборудован самозащёлкивающейся противопылевой шторкой.

Коннекторы MU

Аналог разъёма SC, меньший по размерам. Центратор - керамический, диаметром 1,25 мм, остальные части пластиковые.

Цвета оптических коннекторов (разъёмов).

FC и ST - никелированная латунь

SC и LC дуплексный или симплексный многомодовый - бежевый или серый

SC и LC дуплексный или симплексный одномодовый - синий

SC/APC симплексный (simplex) - зеленый

Классы полировки оптических коннекторов

Пожалуй, главными характеристиками оптических разъемов являются вносимое затухание и обратное отражение. Оптическое затухание оказывает более сильное влияние на качество сигнала, чем обратное отражение.

Показатель обратного затухания зависит, прежде всего, от поперечного отклонения сердцевин соединяемых оптических волокон.

Полировка оптических разъёмов обеспечивает плотность соединения оптических волокон друг с другом и уменьшает воздушный зазор, что, в свою очередь, уменьшает обратное отражение сигнала.

Существует 4 класса полировки: PC, SPC, UPC и APC.

Полировка PC, SPC, UPC:

РС (Physically Contact)

К классу PC относятся коннекторы ручной полировки, а также разъёмы, изготовляемые по клеевой технологии. Скорость применения - до 1 Гбит/с.

SРС (Super Physically Contact)

Механическая полировка торцов оптических коннекторов. Обеспечивает более плотное прилегание и использование в системах со скоростями более 1,25 Гбит/с.

UPC (Ultra Physically Contact)

Автоматическая полировка. Плоскости соединяемых коннекторов прилегают ещё более плотно, чем в PC и SPC, поэтому такие коннекторы используются в системах передачи информации со скоростями 2,5 Гбит/с и выше.

Полировка APC (Angled Physically Contact):

Контактная поверхность данных разъёмов скошена на 8 - 12 градусов от перпендикуляра. Такой способ шлифовки применяется для снижения уровня энергии отраженного сигнала (не менее 60 дБ). Коннекторы АРС используются только совместно с другими коннекторами APC и не могут применяться в соединении с другими видами коннекторов (PC, SPC, UPC). Отличаются зеленой маркировкой пластиковых наконечников.

Виды оптических патчкордов

Симплексные (SX) и дуплексные (DX) патчкорды

Оптические патчкорды могут быть симплексными (на одно соединение) и дуплексными (на два соединения).

Патчкорд SC-SC simplex (SX)		Патчкорд SC-SC duplex (DX)

Переходные патчкорды

Для перехода с одного типа оптического коннектора на другой служат переходные оптические патчкорды. Необходимость их применения возникает достаточно часто, при коммутации оборудования различного назначения и производства. Для этого переходные патчкорды оконцовываются разными оптическими коннекторами: например, с одного конца - LC, с другого конца - FC.

Переходные патчкорды бывают симплексными и дуплексными.

Цвета патчкордов

Оболочка оптических патчкордов отличается, взависимости от типа оптического волокна, и имеет цвет:

• жёлтый - для одномодового волокна;
• оранжевый - для многомодового волокна с диаметром 50 мкм;
• синий, чёрный - для многомодового волокна с диаметром 62,5 мкм.

Отличия от общепринятой цветовой маркировки могут быть при изготовлении дуплексных патчкордов.

Маркировка оптических патчкордов

Обычно, в маркировке оптических патчкордов указывается:

• тип коннекторов: обычно SC, FC, LC, ST, MTRJ;
• тип волокна: одномодовое (SM) или многомодовое (MM)
• класс полировки: PC, SPC, UPC или APC;
• количество волокон: одном (simplex, SX) или два (duplex, DX);
• диаметр светопроводящей сердцевины и буфера: обычно 9/125 у одномодовых патчкордов и 50/125 или 62,5/125 у многомодовых патчкордов;
• длина патчкорда.

Оптические разъемные соединения волокон (их часто называют оптическими разъемами или коннекторами (connectors)) обеспечивают многократные (500…1000 циклов) соединения/разъединения волокон. На рынке существует большое количество специализированных разъемов в двух типоразмерах: стандартном и миниатюрном. Наиболее распространены три типа стандартных разъемов: FC, ST, SC и шесть типов миниатюрных разъемов: MT-RJ, LC, VF-45, LX-5, Opti-Jack, SCDC-SCQC.

Наиболее высокие требования к качеству разъемов предъявляются при соединении одномодовых волокон, где в основном используются стандартные разъемы типа: FC, ST, SC. Разъемы типа FC ориентированы на применение в линиях дальней связи и в сетях кабельного телевидения. Это единственный тип разъема, рекомендованный для применения на подвижных объектах, так как он лучше других выдерживает вибрацию и удары.

Основным недостатком FC разъемов является то, что он обеспечивает меньшую плотность монтажа, чем разъемы ST и SC. Для закрепления разъема FC в розетке необходимо закрутить накидную металлическую гайку с резьбой. В тоже время разъем типа ST крепится к розетке с помощью байонетной гайки, а разъем SC еще проще - с помощью пластмассовой защелки. Однако разъемы типа ST и SC обладают менее жесткой конструкцией, чем разъемы типа FC и рекомендованы только для стационарных объектов. Минимальную же плотность монтажа (почти в 2 раза меньшую) обеспечивают миниатюрные разъемы. Среди них на сегодняшний день наиболее популярны разъемы MT-RJ и LC. Они применяются преимущественно с многомодовыми волокнами в локальных вычислительных сетях, где особенно велика потребность в увеличении плотности монтажа.

Рассмотрим более подробно конструкцию разъемного соединителя для FC разъемов. В ней содержатся все принципиально важные решения, используемые в соединителях с разъемами другого типа. Конструктивно разъемный соединитель представляет собой два разъема и соединительную розетку. Оптические волокна вклеены в керамические наконечники разъемов диаметром 2.5 мм (в миниатюрных разъемах диаметр наконечника 1.25 мм). Разъемы центрируются в розетке с помощью плавающего центратора в виде разрезной втулки из керамики для одномодового волокна или из бронзы для многомодового волокна. Наконечники разъемов прижимаются друг к другу в центраторе с помощью пружин и, таким образом, место соединения волокон механически развязано относительно корпуса розетки. Фиксация разъемов в розетке может быть резьбовой (FC), байонетной (ST) и замковой (SG).

Торцевые поверхности волокон в оптических разъёмах имеют сферическую форму с радиусом закругления 10…25 мм для PC разъёмов (PC – Physical Contact) и 5…12 мм для АРС разъемов (АРС – Angled Physical Contact). В соединенном состоянии торцы стыкуемых наконечников прижимаются друг к другу с определенным усилием (обычно 8…12 Н). Возникающая при этом эластичная деформация наконечников приводит к появлению оптического контакта (рис. А. 13).

Рис. А. 13. Схема образования оптического контакта в месте соединения наконечников разъемов PC и АРС.

Две поверхности считаются находящимися в оптическом контакте, если расстояние между ними много меньше длины волны света. При этом чем меньше расстояние между этими поверхностями, тем меньше будет и величина отраженного от них света. Качество оптического контакта определяется качеством шлифовки и последующей полировки торцевой поверхности волокон. Для PC разъёмов ETSI рекомендует величину коэффициента френелевского отражения от места оптического контакта менее – 35 дБ. Стандартная шлифовка, как правило, обеспечивает – 40 дБ.

Многие поставщики оптических коммутационных шнуров предлагают разъёмы со специальной шлифовкой, обеспечивающие коэффициент отражения менее – 55 дБ. Это так называемые разъёмы Супер- и Ультра-PC. На практике такая шлифовка оказывается беспо-лезной, так как буквально после нескольких подключений коэффициент отражения увеличивается до величины, свойственной обычному PC разъёму. Происходит это из-за неизбежного появления пыли и микроцарапин на торцевых поверхностях разъёмов.

Поэтому, когда требуется коэффициент отражения не хуже - 55 дБ, разумнее использовать АРС разъемы. В АРС разъёмах нормаль к контактной поверхности наклонена к оси наконечника под углом 8° (рис. А. 13). В такой конструкции коэффициент отражения не превышает - 60 дБ как в соединенном, так и в разъединенном состоянии. В соединенном состоянии типичным является значение от –70 до –80 дБ.

Таким образом, в PC и АРС разъёмах только ничтожно малая часть излучения отражается от места соединения торцов волокон. Поэтому потери, вызванные отражением света, пренебрежимо малы. Если пренебречь так же потерями, возникающими из-за дефектов на торцах волокон, то основной причиной, вызывающей потери в месте соединения разъемов, является смещение сердцевин соединяемых волокон относительно друг друга вследствие эксцентриситета (неконцентричности) как самих волокон, так и деталей крепления разъёма (рис. А.14).

Рис А. 14. Сложение разных видов неконцентричности в наконечнике

Оценим допустимую величину смещения сердцевин волокон исходя из того, что потери в разъемах, в соответствии рекомендациями ETSI, не должны превышать 0.5 дБ. Зависимость этих потерь от величины смещения сердцевин d описывается формулой: ?d(дБ) = 4.34 (2 d/w)2. Учитывая, что диаметр модового поля w ? 10 мкм, получаем, что величина смещения сердцевин друг относительно друга должна быть меньше 1.7 мкм.

Потери принято относить к одному определенному разъёму (несмотря на то, что измеряемой величиной являются потери в месте соединения двух разъемов). Так можно делать, когда потери в месте соединения разъемов обусловлены только смещением сердцевин волокон и один разъём при этом образцовый (его также называют материнским или мастер-разъёмом). Образцовый разъем А выделен среди других разъёмов тем, что в нем ось сердцевины волокна совпадает с номинальным центром разъёма (рис. А. 15).

Рис. А. 15. Местоположение сердцевины волокна в наконечниках: (а) – в типовом (некалиброванном) разъёме и (б) – в образцовом разъеме А.

Все измерения при изготовлении оптических шнуров выполняются только относительно образцового разъёма. Данные именно этих измерений и указываются в каталогах всех производителей, а также на упаковке готовых изделий. Но при использовании оптических шнуров типовой разъём стыкуется не с образцовым разъёмом, а с таким же типовым разъемом (любой с любым). В таких соединениях смещения сердцевин получаются больше почти в 1.5 раза, а потери (в дБ) увеличиваются при этом примерно в 2 раза (рис. А. 16).

Рис. А. 16. Гистограмма распределения потерь, вносимых при соединении типовых (некалиброванных) разъемов (любого с любым).

Для компенсации негативного влияния эксцентриситета применяются различные способы регулировки (настройки) разъемов. Наибольшее распространение получила технология, в которой используется образцовый разъём Б (со смещенной сердцевиной во-локна). В образцовом разъёме Б сердцевина волокна смещена относительно номинального центра (параметры оговорены в спецификации IЕС) примерно на половину радиуса зоны возможных отклонений сердцевины (рис. А. 17).

Рис. А. 17. Местоположение сердцевины волокна в наконечниках: (а) – в некалиброванном разъеме и (б) – б образцовом разъеме Б.

Потери в месте соединения наконечников стандартного разъёма и образцового разъема Б, как легко видеть из рис. А. 17, будут изменяться при вращении одного из наконечников вокруг продольной оси. Своих экстремальных значений эти потери достигают в положениях, где совпадают азимуты их сердцевин. Таким образом, имеется возможность при изготовлении разъёма настраивать его на минимум потерь. Для этой цели (только в разъемах типа FC) имеется специальный ключ.

Настройка разъёма осуществляется следующим образом. Вращая изготовленный наконечник вокруг продольной оси, определяют его положение относительно образцового, при котором достигается наименьший уровень вносимых потерь, после чего наконечник фиксируется в корпусе разъёма. Наконечник может быть вставлен в корпус разъема в одном из четырех положений (со смещением вокруг оси на 90°). В результате сердцевина волокна попадает в строго определенный (относительно корпуса разъёма) квадрант торцевой поверхности (рис. A. 17). При соединении откалиброванных таким способом разъёмов (любого с любым) потери получаются в среднем примерно в два раза меньше (рис. А. 18).

Рис.А.18. Гистограмма распределения потерь вносимых при соединении калиброванных разъемов (любого с любым).

Достоинство этого способа настройки разъёмов, кроме эффективного уменьшения потерь (таблица № А.1), заключается также и в том, что используются стандартные наконечники, и что стоимость таких калиброванных разъёмов увеличивается незначительно. Этот способ настройки специфицирован IЕС и поддержан большинством крупных производителей, что обеспечивает совместимость и взаимозаменяемость изготавливаемых ими разъёмов.

Таблица № А.1. Потери, вносимые при соединении разъёмов.

В настоящее время на телекоммуникационных сетях в Европе наиболее часто применяются некалиброванные разъемы со специфицированным значением вносимых потерь (относительно образцового разъёма) не более 0.5 дБ. Однако поскольку с ростом числа телекоммуникационных сетей возрастает и количество точек соединений, то для снижения величины полных потерь все чаще применяются калиброванные разъёмы.