Оптические волоконные коннекторы: типы, применение и характеристики

Введение

Устройство, используемое для соединения оптических волокон в системах связи.

Оптический коннектор – это устройство, предназначенное для соединения оптических волокон, обеспечивающее эффективную передачу световых сигналов. Оптический коннектор позволяет осуществлять более быстрое подключение и отключение по сравнению со сращиванием. Они выпускаются различных типов, таких как SC, LC, ST и MTP, каждый из которых разработан для конкретных применений. Всего на рынке представлено около 100 различных типов оптических коннекторов. Эти коннекторы включают в себя такие компоненты, как феррулы и втулки для точного выравнивания волокон. Качественные коннекторы характеризуются минимальными потерями света из-за отражения или несовпадения волокон. Оптические коннекторы классифицируются на одномодовые и многомодовые типы в зависимости от их характеристик. Отраслевые стандарты обеспечивают совместимость между различными типами коннекторов и производителями. Эти коннекторы находят применение в телекоммуникациях, центрах обработки данных и в промышленности.

Применение

Оптические волоконные коннекторы используются для соединения оптических волокон, когда требуется возможность подключения и отключения. Ввиду полировочных и наладочных процедур, которые могут быть включены в процесс производства оптических коннекторов, коннекторы часто собираются на оптические волокна на производственной площадке поставщика. Однако операции по сборке и полировке могут выполняться и в полевых условиях, например, для оконцевания длинных линий на патч-панели. Оптические волоконные коннекторы используются в телефонных станциях, для подключения абонентского оборудования и в системах внешней кабельной сети для соединения оборудования и волоконно-оптических кабелей, а также для перекрестного соединения кабелей. Большинство оптических коннекторов оснащены пружинами, благодаря чему торцы волокон при соединении коннекторов плотно прижимаются друг к другу. Полученный контакт стекло-стекло или пластик-пластик устраняет потери сигнала, которые возникли бы из-за воздушного зазора между соединенными волокнами. Характеристики оптических волоконных коннекторов могут быть количественно оценены по потерям на вставку и потерям при отражении. Измерения этих параметров теперь определены в стандарте IEC 61753-1. Стандарт определяет пять классов для потерь на вставку: от A (лучший) до D (худший) и M для многомодовых волокон. Другим параметром является потеря при отражении, с классами от 1 (лучший) до 5 (худший). Существует множество типов оптических коннекторов, но SC и LC – наиболее распространенные типы, представленные на рынке. Типичные коннекторы рассчитаны на 500–1000 циклов соединения. Основные различия между типами коннекторов заключаются в их размерах и методах механического соединения. Как правило, организации стандартизируют использование определенного типа коннектора в зависимости от используемого оборудования. Во многих приложениях в центрах обработки данных небольшие (например, LC) и многоволоконные (например, MTP/MPO) коннекторы заменили более крупные, устаревшие типы (например, SC), что позволило увеличить количество портов волокна на единицу занимаемого места в стойке. В системах внешней кабельной сети может потребоваться размещение коннекторов под землей, на наружных стенах или столбах. В таких условиях часто используются защитные корпуса, которые делятся на две основные категории: герметичные (запечатанные) и с естественной вентиляцией. Герметичные корпуса предотвращают попадание влаги и воздуха, но из-за отсутствия вентиляции могут перегреваться под воздействием солнечного света или других источников тепла. Корпуса с естественной вентиляцией, напротив, обеспечивают вентиляцию, но также могут пропускать влагу, насекомых и загрязняющие вещества из воздуха. Выбор подходящего корпуса зависит от типа кабеля и коннектора, места установки и условий окружающей среды.

Optical fiber connectors are used to join optical fibers where a connect/disconnect capability is required. Due to the polishing and tuning procedures that may be incorporated into optical connector manufacturing, connectors are often assembled onto optical fiber in a supplier's manufacturing facility. However, the assembly and polishing operations involved can be performed in the field, for example, to terminate long runs at a patch panel. Optical fiber connectors are used in telephone exchanges, for customer premises wiring, and in outside plant applications to connect equipment and fiber optic cables, or to cross connect cables. Most optical fiber connectors are spring loaded, so the fiber faces are pressed together when the connectors are mated. The resulting glass to glass or plastic to plastic contact eliminates signal losses that would be caused by an air gap between the joined fibers. Performance of optical fiber connectors can be quantified by insertion loss and return loss. Measurements of these parameters are now defined in IEC standard 61753 1. The standard gives five grades for insertion loss from A (best) to D (worst), and M for multimode. The other parameter is return loss, with grades from 1 (best) to 5 (worst). A variety of optical fiber connectors are available, but SC and LC connectors are the most common types of connectors on the market. Typical connectors are rated for 500–1,000 mating cycles. The main differences among types of connectors are dimensions and methods of mechanical coupling. Generally, organizations will standardize on one kind of connector, depending on what equipment they commonly use. In many data center applications, small (e. g., LC) and multi fiber (e. g., MTP/MPO) connectors have replaced larger, older styles (e. g., SC), allowing more fiber ports per unit of rack space. Outside plant applications may require connectors be located underground, or on outdoor walls or utility poles. In such settings, protective enclosures are often used, and fall into two broad categories: hermetic (sealed) and free breathing. Hermetic cases prevent entry of moisture and air but, lacking ventilation, can become hot if exposed to sunlight or other sources of heat. Free breathing enclosures, on the other hand, allow ventilation, but can also admit moisture, insects and airborne contaminants. Selection of the correct housing depends on the cable and connector type, the location, and environmental factors.

Коннекторы, устанавливаемые в поле

Оптические коннекторы, монтируемые в полевых условиях, используются для соединения оптических перемычек, содержащих одномодовое волокно. Эти коннекторы позволяют выполнять работы по восстановлению на месте и избавляют от необходимости хранить перемычки различных длин. Данные сборки можно разделить на две основные категории: сборки с одним соединением и сборки с несколькими соединениями. Согласно Telcordia GR 1081, сборка с одним соединением – это коннекторная сборка, в которой имеется только одна точка соединения двух различных волокон. Такая ситуация обычно возникает при изготовлении коннекторных сборок из заводских оптических коннекторов. Сборка с несколькими соединениями – это коннекторная сборка, в которой присутствует более одного близко расположенного соединения, объединяющего различные волокна. Примером сборки с несколькими соединениями является сборка, использующая коннекторный разъем с коротким отрезком волокна (stub fiber).

Анализ

Для всех разъемов очистка керамического феррула перед каждым соединением помогает предотвратить царапины и значительно продлевает срок службы разъема. Разъемы на волокне с сохранением поляризации иногда маркируются синей гильзой для снятия напряжения или корпусом разъема. Иногда вместо этого используется синяя защитная трубка волокна. Усиленные волоконно-оптические разъемы (HFOC) и усиленные волоконно-оптические адаптеры (HFOA) являются пассивными телекоммуникационными компонентами, используемыми в наружной среде. Они обеспечивают подключение абонентов к сетям распределения волокон. Эти компоненты могут быть установлены в напольных шкафах, воздушных и подземных муфтах и терминалах, или в оборудовании, расположенном на территории заказчика, таком как волоконно-оптический распределительный узел (FDH) или оптический сетевой терминал. Эти разъемы, которые можно соединять в полевых условиях и усилены для использования в ОСП, необходимы для поддержки развертывания и предоставления услуг Fiber to the Premises (FTTP). HFOC разработаны для работы в климатических условиях, существующих на всей территории США, включая дождь, наводнения, снег, мокрый снег, сильные ветры, а также ледяные и песчаные бури. Температура окружающей среды может колебаться от -40 °C до 70 °C. Telcordia GR 3120 содержит самые последние отраслевые общие требования к HFOC и HFOA.

Испытания

На производительность оптического волоконно-оптического разъема влияют как сам разъем, так и оптическое волокно. Допуски на концентричность влияют на волокно, сердцевину волокна и корпус разъема. Оптический показатель преломления сердцевины также подвержен вариациям. Напряжение в полированном волокне может вызывать избыточные отраженные потери. Волокно может смещаться вдоль своей оси внутри разъема. Форма торца разъема может быть некорректно сформирована в процессе полировки. Производитель разъема имеет ограниченный контроль над этими факторами, поэтому фактическая производительность в работе может быть ниже заявленной в спецификации. Испытания сборок оптических разъемов делятся на две основные категории: заводские и полевые испытания. Заводские испытания иногда носят статистический характер, например, контроль процесса. Для контроля геометрии полировки может использоваться профилометр, а для выявления дефектов – качественный оптический микроскоп. Характеристики потерь на вставку и отраженные потери проверяются в определенных контрольных условиях, с использованием эталонного одномодового измерительного кабеля или источника, соответствующего условиям обтекания для многомодовых испытаний. Испытания и отбраковка (выход годных) могут составлять значительную часть общей себестоимости производства. Полевые испытания обычно более простые. Специальный портативный оптический микроскоп используется для проверки на наличие загрязнений или дефектов. Для измерения потерь на участке используется измеритель мощности и источник света или комплект для измерения оптических потерь (OLTS), а для выявления значительных точечных потерь или отраженных потерь может применяться оптический рефлектометр во временной области.