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, предназначеное 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 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.
Версия сайта для слабовидящих