Kas ir optiskās šķiedras vājinātājs?

 

 

A optiskās šķiedras vājinātājsir pasīva ierīce, kas izstrādāta, lai apzināti samazinātu optiskā signāla jaudas līmeni, kas izplatās caur šķiedras saiti. Atšķirībā no pastiprinātājiem, kas pastiprina signālus, vājinātāji darbojas, pārraides ceļā ieviešot kontrolētus zudumus-, ko mēra decibelos (dB)-. Pamatā esošā fizika ietver absorbcijas, izkliedes vai pārvietošanas mehānismus, kas paredzamā, kalibrētā veidā izkliedē fotonisko enerģiju. Šos komponentus galvenokārt izmanto viena-režīmu šķiedras infrastruktūrā, kur lielas jaudas-lāzeru avoti regulāri ģenerē izvades līmeņus, kas spēj piesātināt vai sabojāt jutīgās fotodetektora shēmas.

Problēma, par kuru neviens nerunā: pārāk daudz gaismas

Šeit ir kaut kas, kas aizrauj cilvēkus. Jūs tērējat tūkstošiem, veidojot optisko šķiedru tīklu, lai radītu minimālus zudumus, aizraujoties ar savienojuma kvalitāti un savienotāju tīrību,{1}}un tad signāls parādās pārāk spēcīgs.

Uztvērēja pārslodze ir reāla parādība. Ja optiskā jauda pārsniedz fotodiodes darbības slieksni, detektors piesātinās. Pastiprinātāja klipi. Bitu kļūdu īpatsvara pieaugums. Analogās sistēmās, piemēram, CATV izplatīšanā, parādās kropļojumu produkti, kas ievērojami pasliktina attēla kvalitāti. Ironija nav zudusi uz lauka tehniķiem, kuri ir pavadījuši karjeru, cīnoties pret vājināšanos, lai atklātu, ka viņiem tagad ir jāpievieno daļa.

Uztvērēja darbības diapazons atrodas starp divām robežām: jutība zemākajā galā (kur troksnis pārspēj signālu) un pārslodze augstākajā galā (kur piesātinājums sabojā datus). Lielākajā daļā datu lapu šie jutīguma un pārslodzes ierobežojumi ir norādīti skaidri{1}}, piemēram, no -30 dBm līdz -15 dBm. Nepalaidiet garām robežu un veiktspējas tvertnes.

Kā viņi patiesībā darbojas

Mehānismi atšķiras vairāk, nekā jūs varētu gaidīt.

• Atstarpes{0}}zaudējumu slāpētājiizmantot apzinātu gaisa telpu starp šķiedru galiem. Gaisma, kas iziet no ieejas šķiedras, izplatās, šķērsojot spraugu; tikai daļa savienojas ar uztverošo kodolu. Vienkārša fizika. Jo plašāka ir atstarpe, jo lielāka ir vājināšanās,-lai gan šī pieeja rada bažas par atspoguļojumu, kam ir liela nozīme noteiktos lietojumos.
• Leģēta šķiedrair vēlamais risinājums lielākajā daļā komerciālo fiksēto vājinātāju. Ražotāji ievada metāla jonus īsā šķiedras segmentā, radot absorbciju, kas optisko enerģiju pārvērš siltumā. Vājināšanās vērtība saglabājas ļoti stabila temperatūras svārstību laikā un nerada problemātiskus atpakaļ{2}}atspīdumus. Jūs tos atradīsit kompaktajos vīrieša -līdz-savienojuma-stila vājinātājos, kas visur ievieto ielāpu paneļus.
• Neitrāla blīvuma filtriparādās mainīgos vājinātājos un testa iekārtās. Daļēji necaurspīdīgs elements atrodas kolimētā stara ceļā starp divām fokusēšanas lēcām. Pārvietojiet elementu dziļāk starā, un vājināšanās palielinās. Iestatīšanai nepieciešama precīza izlīdzināšana, taču tā nodrošina no viļņa garuma-neatkarīgu veiktspēju plašos spektra diapazonos-, kas ir ļoti svarīgi DWDM testēšanai, kur vairāki kanāli aptver C-joslu.

 

Ir arī serdeņa aptīšanas triks. Aptiniet viena-režīma plākstera vadu ap zīmuli dažas reizes, un jūs esat izraisījis izliekuma zudumu. Tehniķi to ir izmantojuši gadu desmitiem ilgi. Tas darbojas. Tas ir bez maksas. Šķiedru pārdevēji to ienīst, jo maza -rādiusa līkumi noslogo stiklu un var izraisīt ilgtermiņa uzticamības problēmas. Bet, ja veicat problēmu novēršanu plkst. 2:00 un jums nav pareizā fiksētā vājinātāja, jūs darāt to, kas jums jādara.

Fiksēts salīdzinājumā ar mainīgo: kad katram ir jēga

Fiksētie vājinātāji nodrošina iestatīto vājinājuma vērtību - 1 dB, 5 dB, 10 dB, 20 dB neatkarīgi no lietojumprogrammas prasībām. Tie ir lēti, uzticami un tiem nav nepieciešama pielāgošana. Sistēmas dizaineri plānošanas laikā aprēķina jaudas budžetu, norāda nepieciešamo vājināšanos līdz centra uztvērēja jaudai darbības diapazonā un uzstāda atbilstošu fiksēto vājinātāju. Gatavs.

Matemātika nav sarežģīta. Raidītāja jaudai mīnus kabeļa iekārtas zudumi mīnus fiksētā vājinātāja vērtība ir vienāda ar kaut ko ērti uztvērēja darbības logā. Atstājiet rezervi savienotāja novecošanai un temperatūras svārstībām -varbūt 3 dB abās nominālās vērtības pusēs.

Mainīgie vājinātāji paver dažādas iespējas. Acīmredzot tie ir svarīgi pārbaudei. Optikas inženierim, kas raksturo uztvērēja jutību, ir jāpārvieto vājināšanās plašā diapazonā, vienlaikus uzraugot BER. Manuāli maināmi vājinātāji ar regulēšanas skrūvēm roktura stenda darbs; motorizētās versijas tiek integrētas automatizētās testēšanas sistēmās, kur produktivitāte attaisno izmaksu piemaksu.

Taču mainīgie parādās arī izvietotajās sistēmās. Erbija{1}}leģētiem šķiedru pastiprinātājiem tālsatiksmes-tīklos ir nepieciešama kanālu jaudas izlīdzināšana. Dažādi viļņu garumi DWDM sistēmā piedzīvo dažādus pastiprinājuma ieguvumus-, ko sauc par pastiprinājuma slīpumu. Mainīgie optiskie vājinātāji (VOA) katram kanālam ļauj tīkla operatoriem izlīdzināt izvades spektru. Daži no šiem VOA reaģē elektroniski, izmantojot MEMS mikrospoguļus vai šķidro kristālu elementus, kas pielāgo vājinājumu, pamatojoties uz vadības signāliem no tīkla pārvaldības sistēmām.

Savienotāju veidi un formas faktori

Savienotāja saskarne nosaka, kur vājinātāju var fiziski uzstādīt. LC, SC, FC, ST{1}}attenuatori ir pieejami visās standarta konfigurācijās. Saskaņojiet vājinātāja savienotāju ar uzstādīto iekārtu. Acīmredzami, bet pieminēšanas vērts.

APC (leņķa fiziska kontakta) lietojumiem savienotāja pulēšanas veidam ir nozīme. APC vājinātāji savienojas ar APC savienotājiem; APC un UPC sajaukšana aicina uz katastrofu. 8-grādu leņķis uz APC gala virsmām neļauj savienoties ar plakaniem-pulētiem UPC savienotājiem, taču cilvēki tomēr cenšas, un radītie bojājumi var piesārņot veselus saites segmentus ar atkritumiem.

Viens{0}}režīms pret vairāku režīmu sadalījumu

Viena -režīma sistēmas dominē vājinātāju lietošanā, jo viena-režīma lāzera avoti ražo pietiekami daudz jaudu, lai radītu problēmas. Šaurā serdeņa diametra un saskaņotas lāzera izejas kombinācija rada lielu jaudas blīvumu, ko fotodetektori ne vienmēr var izturēt,{3}}īpaši īsos posmos, kur kabeļa zudumi ir minimāli.

Daudzrežīmu lietojumprogrammām reti ir nepieciešami vājinātāji. LED avoti un VCSEL, kas baro daudzrežīmu saites, vienkārši neizvada pietiekami daudz optiskās jaudas, lai pārslogotu uztvērējus pat minimālos attālumos. Lielāks serdes diametrs izplata jaudu vairākos izplatīšanās režīmos, un avota izejas ierobežojumi vēl vairāk samazina pārslodzes risku.

Tas nozīmē, ka pastāv daudzmodu vājinātāji. Dažiem testa scenārijiem tie ir nepieciešami. Un daži jaudīgi-daudzmodu vertikālie-cavity lāzeri mūsdienu datu centros savieno robežas, kurām iepriekšējās paaudzes netuvojās.

Viena sarežģītība: no režīma-atkarīgs zaudējums. Vājinātāji, kas izmanto telpisko filtrēšanu (piemēram, blade{2}}tipa mainīgo dizainu), dažādi ietekmē dažādus režīmus. Augstākas-kārtības režīmi, kas pārvietojas tuvu kodola-apšuvuma robežai, rada lielāku vājināšanos nekā pamata režīmi, kas koncentrēti pamata centrā. Šī režīma atkarība padara precīzu vājinājuma mērīšanu sarežģītu daudzmodu sistēmās.

Uzstādīšana: uztvērēja pusē, vienmēr

 

Novietojiet vājinātājus saites uztvērēja galā. Tas nav patvaļīgi.

Novietojot vājinātāju pie raidītāja, tiek samazināta jauda, ​​bet rodas pārbaudes galvassāpes. Jūs nevarat ērti izmērīt saņemto jaudu, kaut ko neatvienojot. Nevar pārbaudīt, vai vājinātājs nodrošina pareizu zudumu, neejot līdz galam.

Pie uztvērēja jūsu jaudas mērītājs tiek pievienots tieši tur. Izmēriet, kad vājinātājs atrodas vietā. Izmēriet bez tā. Pārbaudiet, vai delta atbilst cerībām. Ja nepieciešams, noregulējiet (mainīgiem veidiem). Vienkārša darbplūsma.

Uztvērēja izvietojums attiecas arī uz atstarošanu. Jebkurš atspīdums no vājinātāja ir jānovirza visā saites garumā, pirms sasniedz raidītāju, un tie tiek vājināti kabeļu iekārtas zuduma dēļ. Novietojiet vājinātāju pie raidītāja, un atstarojumi netraucēti atgriežas tieši lāzera dobumā. Daži raidītāji tiek galā ar šo naudas sodu; citi manāmi destabilizējas.

Reāls{0}}pasaules aprēķinu piemērs

Apsveriet tipisku scenāriju. Jūsu raidītājs izvada vismaz 0 dBm. Uztvērējs norāda darbības diapazonu no -15 līdz -30 dBm, kas nozīmē, ka tas pārslogo virs -15 dBm un nokrītas zem -30 dBm.

Jūsu kabeļu iekārtas kopējais zudums ir 7 dB. Savienotāji, salaidumi, šķiedru vājināšanās-viss iekšā.

Bez iejaukšanās saņemtā jauda ir vienāda ar raidītāja izvadi mīnus zudumi: 0 dBm mīnus 7 dB ir -7 dBm. Tas pārsniedz -15 dBm pārslodzes slieksni. Uztvērējs būs piesātināts.

Jums ir jāsamazina saņemtā jauda līdz aptuveni -20 dBm līdz -25 dBm — ērti darbības diapazonā ar rezervi. Mērķis: -22 dBm.

Nepieciešamais kopējais zudums: 0 dBm mīnus (-22 dBm) ir vienāds ar 22 dB. Jums jau ir 7 dB no kabeļu rūpnīcas. Nepieciešams papildu vājinājums: 22 mīnus 7 ir vienāds ar 15 dB.

Uztvērējā uzstādiet 15 dB fiksētu vājinātāju. Pārbaudiet ar jaudas mērītāju. Pāriet tālāk.

Lietojumprogrammu testēšana

Papildus pastāvīgai uzstādīšanai vājinātāji pilda kritiskas funkcijas sistēmas kvalifikācijā un problēmu novēršanā.

• Jaudas rezerves pārbaudenosaka, cik lielus papildu zaudējumus saite var paciest pirms neveiksmes. Ievietojiet mainīgu vājinātāju. Palieliniet vājināšanos, uzraugot BER vai pakešu zudumu. Ņemiet vērā vietu, kur parādās kļūdas. Atšķirība starp šo slieksni un parasto darbības jaudu ir drošības bufera robeža, kas aizsargā pret savienotāja bojāšanos, kabeļa bojājumiem vai avota novecošanu.
• Uztvērēja jutīguma pārbaudeapstiprina, ka aprīkojums atbilst specifikācijām. Kalibrēts vājinājums ļauj precīzi kontrolēt detektora optisko jaudu, mērot iegūto BER. Automatizētās testēšanas sistēmas pārbauda jaudas līmeņus un ģenerē raksturīgās "vannas" līknes, kas nosaka uztvērēja veiktspēju.
• Kanālu izlīdzināšanas pārbaudeWDM sistēmās nepieciešama selektīva atsevišķu viļņu garumu vājināšanās. Specializētie daudzkanālu vājinātāju bloki, kas dažkārt ir integrēti ar viļņa garuma{1}}selektīviem slēdžiem, ļauj inženieriem simulēt dažādus pastiprinājuma slīpuma scenārijus un pārbaudīt, vai uzraudzības un kompensācijas sistēmas reaģē atbilstoši.

Biežākās kļūdas un kā no tām izvairīties

Cilvēki aizmirst ņemt vērā vājinātāja ievietošanas zudumu. Pat iestatījums "0 dB" mainīgam vājinātājam rada zināmu bāzes līmeņa zudumu -varbūt no 0,5 līdz 1,5 dB atkarībā no konstrukcijas. Iekļaujiet to aprēķinos.

Piesārņojums nogalina vājinātājus ātrāk nekā ļaunprātīga izmantošana. Gala virsma atrodas atklātā savienotāja saskarnē, savācot putekļus un pirkstu nospiedumu eļļas tāpat kā jebkurš cits savienotājs. Pirms uzstādīšanas pārbaudiet un notīriet. Lietojiet atbilstošus vāciņus, kad tos neizmantojat.

Polarizācijas{0}}atkarīgie zaudējumi (PDL) pārsteidz cilvēkus saskaņotās sistēmās. Dažiem vājinātāju dizainiem ir dažādi zudumi atkarībā no ieejas polarizācijas stāvokļa. Neviens nepamana intensitātes -modulētās sistēmas, kurās darbojas standarta protokoli. Saskanīgai noteikšanai ar polarizācijas multipleksēšanu PDL rada reālas problēmas.

Viļņa garuma novirze testa avotu savienojumos ar no viļņa garuma{0}}atkarīgu vājinātāja darbību. Jūsu 1550 nm avots var faktiski izvadīt 1553 nm atkarībā no temperatūras. Ja vājinātāja specifikācijā ir pieņemts 1550 nm, uzkrājas nelielas kļūdas.

Ekonomika

Fiksētie vājinātāji nemaksā gandrīz neko{0}}dažus dolārus par standarta savienotāju veidiem un vājinājuma vērtībām. Saglabājiet izvēli. Vīriešu -līdz- LC un SC varianti 5 dB, 10 dB un 15 dB aptver lielāko daļu situāciju.

Mainīgie vājinātāji ir ļoti dažādi. Manuālie veidi, kas paredzēti lietošanai uz stenda, maksā, iespējams, no 50 līdz 200 USD atkarībā no diapazona un savienotāja stila. Precīzi programmējami instrumenti automatizētām testēšanas sistēmām maksā tūkstošus. MEMS{5}}balstītie VOA tīkla izvietošanai atrodas kaut kur pa vidu, un cenas atspoguļo apjomu un integrācijas prasības.

Alternatīva pareiza vājinātāja iegādei bieži ir saistīta ar radošiem risinājumiem-papildu ielāpu kabeļiem, lai pievienotu savienotāju zudumu, serdeņu aptinumus vai vienkārši pieņemtu pazeminātu veiktspēju. Aprēķiniet kravas automašīnas ruļļa izmaksas, lai novērstu noslēpumainas kļūdas, salīdzinot ar izmaksām, kas saistītas ar pareizu atenuatoru turēšanu instrumentu komplektā.

Jaunie apsvērumi

Liek{0}}nejutīga šķiedra ir mainījusi serdeņa aptīšanas vienādojumu. Mūsdienu ITU-T G.657 šķiedras iztur mazus līkuma rādiusus bez ievērojama zuduma pieauguma-pēc konstrukcijas, lai nodrošinātu stingrāku kabeļu maršrutēšanu telpu vidē. Tās pašas īpašības, kas padara šīs šķiedras pielaidīgas pret uzstādīšanas ļaunprātīgu izmantošanu, padara tās izturīgas pret tīšu lieces zudumu. Šis vecais zīmuļu{7}}ietīšanas triks nedarbojas labi uz lieces-nejutīgas šķiedras.

Augstākas-jaudas koherentie raiduztvērēji nospiež jaudas apstrādes prasības. Datu centru starpsavienojumos un metro DWDM sistēmās arvien vairāk tiek izmantotas pārraides iekārtas ar izejas jaudu, kas izaicina parasto vājinātāju dizainu. Paplašinātās-staru un brīvās-telpas konfigurācijas iztur slodzi labāk nekā tradicionālie šķiedru-balstītie slāpējošie elementi.

Integrācija turpina virzīties uz priekšu. Atenuatora funkcijas ir iegultas raiduztvērējos, pastiprinātājos un viļņu garuma{1}}selektīvos slēdžos. Diskrēti vājinātāji joprojām ir būtiski testēšanai un problēmu novēršanai, taču pastāvīga uzstādīšana arvien biežāk notiek integrētās fotoniskās apakšsistēmās.

Bottom Line

Optisko šķiedru vājinātāji atrisina būtisku problēmu: samazina optisko jaudu līdz līmenim, ko uztvērēji var apstrādāt bez kropļojumiem vai bojājumiem. Tehnoloģija ir nobriedusi, fizika ir vienkārša, komponentu izmaksas ir minimālas. Cilvēkus satrauc tas, ka viņi aizmirst, ka viņiem tas ir vajadzīgs, -pieņemot, ka vienmēr ir labāka jauda, ​​ignorējot uztvērēja specifikāciju augšējo robežu, vai arī nespēja pārbaudīt faktiskos jaudas līmeņus nodošanas ekspluatācijā laikā.

Saglabājiet komplektā dažus fiksētus vājinātājus. Uzziniet, kā aprēķināt nepieciešamo vājināšanos no saišu budžeta skaitļiem. Uzstādiet tos uztvērējā, nevis raidītājā. Tīriet tos tāpat kā jebkuru citu optisko interfeisu.

Tas nav krāšņi darbs. Bet tā ir atšķirība starp saiti, kas darbojas tīri, un tādu, kas rada kļūdas, kuras neviens nevar izskaidrot.