Подключение источника оптического излучения к волоконно-оптическим линиям связи (ВОЛС).

Для обеспечения передачи оптического сигнала по волоконно-оптическому кабелю от передатчика к приемнику используются пассивные оптические компоненты, которые включают в себя оптические соединители, розетки, шнуры, распределительные панели, кроссовые шкафы, соединительные муфты, оптические разветвители, аттенюаторы, системы спектрального уплотнения.

По мере роста сложности и увеличения протяженности волоконно-оптической кабель­ной системы роль пассивных компонентов возрастает. Практически все системы волоконно-оптической связи, реализуемые для магистральных информационных сетей, локальных вы­числительных сетей, а также для сетей кабельного телевидения, охватывают сразу все много­образие пассивных волоконно-оптических компонентов.

Самым важным вопросом передачи информации по ВОЛС является обеспечение надеж­ного соединения оптических волокон. Оптический соединитель - это устройство, предназна­ченное для соединения различных компонентов волоконно-оптического линейного тракта в местах ввода и вывода излучения. Такими местами являются: оптические соединения приемников и передатчиков с волокном кабеля, соединения отрезков оптических кабелей между собой, а также с другими компонентами. Различают неразъемные и разъемные соединители. Неразъемные соединители используются в местах постоянного монтажа кабельных систем. Основным методом монтажа, обеспечивающим неразъемное со­единение, является сварка. Разъемные соединители (коннек­торы) допускают многократные соединения/разъединения. Промежуточное поло­жение занимают соединения типа механический сплайс. При разрыве волокон, например в полевых условиях, можно восстановить повреж­дения, не прибегая к сварке волокон. Механический сплайс - это прецизионное, простое в использовании, не­дорогое устройство для быстрой стыковки обнаженных многомодовых и одномодовых воло­кон в покрытии с диаметром 250 мкм-1 мм посредством специальных механических зажимов, предназначенное для многоразового (организация временных соединений) или одноразового (организация постоянного соединения) использования. Его стеклянный капилляр, заполненный иммерсионным гелем, обеспечивает вносимые потери < 0,2 дБ и обратные потери < -50 дБ. По надежности и по вносимым потерям механический сплайс уступает сварному со­единению.

Важным моментом в подключении источника оптического излучения к оптической системе является обеспечение максимально возможного уровня мощности, переда­ваемой от источника к оптическому волокну. Оптические характеристики источника и волокна должны быть при этом согласованы. Излучение лазерного диода имеет узкую направленность, поэтому свет излучается в узкий диапазон углов и пучок света имеет малую поперечную дисперсию т. е.  увеличение диаметра пучка света по мере распространения от источника очень мало. В свето-диоде (СД), излучающем через боковую поверхность, размер излучающей по­верхности достаточно велик. При этом лишь малая часть излучения переда­ется волокну. Кроме того, угловая диаграмма данного излучения достаточно широка, и пучок света быстро расширяется с увеличением расстояния от излучающей поверхности.

Рис. 1.

Выходная мощность полупроводникового кристалла и мощность, передаваемая оптическому во­локну, могут поэтому существенно различаться.

Модернизация структуры полупроводникового кристалла (использование диодов, излучающих через узкую боковую грань, или лазеров) приводит к улучшению выходной картины излучения, и крайне важным является хоро­ший контакт источника с оптическим волокном. На рис. 1 представлены  варианты подключения  уменьшающие  потери выходной мощности излучения.

Часто используются источники с микролинзами, приклеенными с помощью эпоксидного клея непосредственно к кристаллу. Линза фокусирует свет в однородное пятно на выходе источника. Обычно размер этого пятна несколько превосходит размер торца волокна, который  может помещаться в любом месте све­тового пятна, принимая при этом одну и ту же оптическую мощность. Линза может размещаться и на некотором расстоянии от поверхнос­ти кристалла и обеспечивать фокусировку излучения. Линза на рис. 2 является компонентом приемной части источника и служит для подключения соединителя. При этом линза фокусирует свет непосредственно в волокно, закрепленное в кор­пусе соединителя. Параболическая форма приемной части источника и линза позволяют коллимировать пучок света, сужая размер излучающего пятна и угловую диа­грамму излучения. При коллимации световые лучи становятся однонаправ­ленными и перестают расходиться.

Рис. 2.  СД с микролинзой и соединитель

В устройствах, называемых pigtail (пигтейлами), используется короткий от­резок оптического волокна. В светодиоде Барра волокно клеевым способом за­крепляется непосредственно на полированной поверхности кристалла. Преимущество данного способа заключается в максимальном приближении волокна к поверхности активной среды кристалла. В других устройствах ус­танавливают пигтейл в непосредственной близости от поверхности кристал­ла. Закрепление пигтейла вблизи кристалла позволяет вводить свет в волокно до того, как пучок света успеет расшириться. Чем дальше от кристалла расположено волокно, тем больше успевает расшириться пучок света и тем меньшая его доля попадает в волокно. Выходная мощность источника с подключенным пигтейлом определяется значением мощности на выходе из пигтейла. Это об­легчает проектирование оптической системы в целом, поскольку излучение, выходящее из пигтейла, достаточно легко специфицируется.

Производителями предлагается широкий спектр различных выходных разъемов подключения источника. Обычно один и тот же СД предлагается с тремя различными моди­фикациями выходного разъема. Специфицированные выходные мощности для каждого из вариантов подключения источника следующие:

-  без пигтейла 300 мкВт;

- подключение пигтейла с волокном 100/140  250 мкВт;

- подключение пигтейла с волокном 50/125  50 мкВт.

Разница в двух последних случаях объясняется малым размером волокна 50/125 и невозможностью устранения потерь при вводе света в волокно с малой апертурой и размером.

Источники очень часто укомплектовываются выходными разъемами в виде приемных частей для разного типа оптических соединителей. Комплект приемных устройств открывает перед пользователем более широ­кие возможности использования источника. Производитель может специфицировать характеристики волокна для каждого из приемных устройств, что избавляет от необходимости оценивать потери соединения волокно - источник.  Это позволяет легко установить любую приемную часть на корпусе ис­точника и к каждому виду распространенных оптических соединителей могут быть подобраны соответствующие приемные части.

Источники, используемые в волоконной оптике,  -  лазеры и особенно СД  -  излучают интенсивное инфракрасное излучение, невидимое для чело­веческого глаза. Излучение может постепенно воздей­ствовать на сетчатку глаза и приводить к ее повреждению и даже к потере зрения. Нельзя допускать попадания излучения из источника или из волокна, подключенного к источнику, в глаз. Перед осмотром вы­ходного отверстия источника или волокна, убедитесь, что источник излучения отключен. Включен источник или нет зрительно не видно поэтому необходимо быть предельно осторожным.