 |
|
|
|
ИЗВИНИТЕ !! САЙТ НАХОДИТСЯ В ПРОЦЕССЕ РАЗРАБОТКИ !! Более подробную информацию по волоконной оптике |
Вносимые потери в оптических соединителях
Как известно, существует два основных вида контроля волоконно-оптических шнуров: первый метод – с измерительным (референсным) шнуром, второй метод – «каждый с каждым».
Подробно с методами измерения вносимых потерь в соединителях и его элементах можно познакомиться в ГОСТ 26990-86 (Методы измерения оптических параметров) или FOTP -34 (метод B ). А можно прочесть нужную главу этой книги; поэтому подробно о методах измерения здесь мы говорить не будем.
Первый обычно применяется службами технического контроля предприятий-изготовителей этой продукции, второй предпочитают сертифицирующие организации, заинтересованные в наиболее объективной оценке шнуров в условиях, имитирующих реальную сеть. В этом случае в качестве референсного используется шнур №1 (любой) из измеряемой партии, в паре с которым измеряются все шнуры партии (например, №2…№10). Затем референсным становится шнур №2 и т.д. - до заполнения таблицы измерений, учитывающей все сочетания коннекторов.
Этот метод контроля считается более жестким, т.к. потери от несоосности волокон в соединителе могут возрасти вдвое (если эксцентриситеты световедущих жил направлены в противоположные стороны) и даже более. Однако возможен и иной вариант – однонаправленные эксцентриситеты сводят несоосность волокон к минимуму.
Именно так, перебором нескольких не лучших шнуров, не в меру экономные монтажники добиваются иногда сносного результата. Но кто при этом учитывает самое дорогое – трудоемкость такого монтажа в сложных условиях объекта?
Смещение вершин наконечников коннектора в разные стороны относительно оси может и не сказаться на потерях (рис. 2а), а может (при однонаправленном размещении) сформировать зазор, превышающий четверть длины волны рабочего излучения (рис. 2б). И вот тогда «неожиданно» появляются дополнительные прямые потери – 0,2…0,3 дБ, да и возвратные потери со стандартных 45 дБ изменяются до 11…14 дБ.
Чтобы избежать таких «неожиданностей», необходим контроль геометрии торца наконечника с помощью микроинтерферометра, совмещенного с компьютером. А пока контроль геометрии не стал обязательным, проблемы с надежностью оптических сетей будут оставаться. Потребителям шнуров можно порекомендовать продукцию с Сертификатом качества, выданным именно в ССКТБ ТОМАСС. Но и это не дает полной гарантии надежности, т.к. контроль торца сегодня, до утверждения Министерством соответствующих руководящих документов, может быть произведен только в результате добровольного тестирования, т.е. с согласия производителя, включившего эти параметры в ТУ на свои изделия.
Многомодовые соединители ST, FC, SC, LC, MT-RJ. О прямых потерях в этих соединителях мы уже говорили в предыдущей главе.
Рассмотрим немного подробнее, почему же потери в соединителях различных типов неодинаковы, и от чего они зависят.
Рассмотрим еще раз диаграмму прямых потерь этих соединителей.
Выборки случайные, измерения велись методом контроля с референсным шнуром. Выборки могут отличаться – в зависимости от конкретной партии наконечников потери изменяются в пределах +0,05 дБ, – но общие тенденции прослеживаются достаточно четко.
Хорошо видно, что потери предельно простого по своей конструкции разъема ST описываются классической Гауссовой кривой распределения, т.е. зависят фактически от одного основного фактора – рассогласования световедущих жил оптического волокна (за счет большого допуска на несоосность отверстий в наконечниках – до 4 мкм).
Более сложный, но и более точный соединитель FC позволяет получить ту же Гауссову кривую, но она сжата по оси Х в нескольких сотых от нулевого значения, очевидно, что улучшение конструкции позволяет получить существенно меньшие потери. Однако такая точность, когда она достигается за счет увеличения стоимости, не всегда экономически оправдана. Разъем FC сегодня редко применяется в многомодовом варианте.
Пластмассовый корпус коннектора SC хоть и плотно, но не так однозначно, как коннекторы с металлическими розетками и гайками, фиксируется в розетке – и это заметно на гистограмме. Распределение потерь более пологое, но как среднее, так и максимальное значения потерь значительно меньше допустимых для многомодовых разъемов.
Пластмассовый коннектор LC, принадлежащий к следующему поколению оптических разъемов, имеет меньшие габариты и массу и потому плотнее удерживается в розетке. Его потери малы, плотно расположены на графике; если при этом учесть, что и коннектор, и розетка просты в установке и обслуживании, а пара коннекторов, как и SC, легко объединяется в дуплексный блок с помощью специальной оправы, то следует признать его лидерство среди разъемов SFF.
Соединитель MT-RJ выделяется беспорядочным разбросом параметров – сказывается неудачная конструкция, резко отличающаяся от классической схемы предыдущих разъемов. Допуски на размеры деталей, как бы они не были малы, здесь складываются в длинные размерные цепочки, вызывающие бессистемные отклонения потерь от средних значений.
|
А что произойдет, если в одной сети, в одной розетке окажутся коннекторы многомодовых шнуров с разным волокном – 50/125 мкм и 62,5/125 мкм? Конечно, это досадный промах, недопустимый для профессионала. Но не катастрофа, как считают некоторые начинающие специалисты. Если излучение из волокна 50/125 мкм входит в волокно 62,5/125 – Вы можете этого и не заметить. Наоборот – другое дело: в этом случае значительная часть излучения выйдет в отражающую оболочку 50-микронного световода и будет потеряна. Теоретически все выглядит достаточно просто: если считать, что сечение световодов равномерно заполнено излучением источника, то потери составят 10 Log 502/ 62,52 = 1,94 дБ Реально измеренные, эти потери лежат в пределах от ХХХ до ХХХ дБ. Если Ваша сеть имеет одно-два такие соединения в линии – скорее всего, запаса мощности Вашей аппаратуры хватит для нормальной работы.
|
Одномодовые соединители FC, SC, LC (диаграмма 4).
Очевидным является преимущество прочной и надежной конструкции разъема FC. Неплохие потери дает соединитель LC. Но это не значит, что разъем SC значительно хуже – его потери (как и у предыдущих разъемов) далеки от предельно допустимых значений. В целом разброс потерь небольшой. Это объясняется использованием во всех разъемах классической схемы соединения:
·симметричные коннекторы
· подпружиненные керамические наконечники
·плавающий разрезной центратор розетки.
Казалось бы, для одномодовых разъемов следует ожидать роста потерь, обратно пропорционального уменьшению диаметра световедущей жилы. На деле, как мы видим, потери увеличиваются примерно в 2…3 раза. Это – за счет более строгих допусков на диаметр и несоосность отверстий в наконечниках коннекторов. Именно отсюда и повышенные (по сравнению с многомодовыми) цены на одномодовые коннекторы и шнуры.
Шнуры на миникабеле и буфере (диаграмма 5).
По надежности буферное покрытие значительно уступает кабельной оболочке, поэтому шнуры (pigtails) на буфере принято закрывать в настенные или 19” кроссы, для выхода из них на аппаратуру обычно применяют миникабель. Диаграмма коннектора с буфером имеет среднее значение потерь менее 0,03 дБ, это объясняется тем, что подпружиненный наконечник вместе с буфером перемещается достаточно свободно, не создавая резких изгибов волокна в зоне хвостовика. В миникабеле может возникать изгиб волокна при входе буферного покрытия в оболочку, что может дополнительно усиливаться несоблюдением технологии вклейки и кримпирования. В этом случае плотно зажатый буфер не может уйти внутрь кабеля при смещении наконечника и изгибается, формируя радиус внутри коннектора. Пик потерь в партии, собранной на миникабеле, расположен на уровне 0, 06 дБ. Когда при соединении в розетке с другим коннектором подпружиненный наконечник уходит вглубь коннектора даже на доли миллиметра, этого изгиба волокна достаточно, чтобы образовались дополнительные потери 0,03 дБ (а при оконцовке одномодовых буфера и кабеля разница может достигать 0,1 дБ и более). Статистические данные подтверждают предположение, что целесообразно для минимизации потерь внутрь кроссов ставить шнуры только на буфере.
Качество коннекторов – что зависит от поставщиков? (диаграмма 6).
Оптические параметры преимущественно зависят от применяемых комплектующих: наконечников, коннекторов, центраторов, оптического волокна, кабеля; точности и стабильности их характеристик. Грамотный выбор поставщиков и поддержание с ними партнерских отношений является основополагающим фактором в обеспечении производителями характеристик, определяющих базовую работоспособность шнуров.
Приведенная диаграмма наглядно демонстрируют преимущество высококачественных комплектующих. Контрольная партия шнуров была собрана на коннекторах из Юго-Восточной Азии (сборка коннекторов из деталей осуществлялась на производстве ПТ Плюс), тестируемая партия – на коннекторах от фирмы Corning.
В контрольной партии среднее значение потерь – 0,12 дБ, в тестируемой – 0,09 дБ. Кажется, разница невелика, но в процентном отношении эти 0,03 дБ – снижение потерь на 25 %.
По результатам этого тестирования и комплексных испытаний на механические и климатические воздействия в ПТ Плюс был осуществлен переход на коннекторы Corning.
«Хочу только с Запада!» - всегда ли это оправдано? (диаграмма 7)
Выше уже были представлены диаграммы потерь различных типов многомодовых и одномодовых соединителей. Вы видели: не только тип соединителя влияет на результат; даже то, на кабеле или буфере установлены совершенно одинаковые коннекторы, влияет (и порой существенно) на вносимые потери. Но в проспектах ряда западных фирм Вы не обнаружите этой разницы: одинаковые диаграммы сопровождают рассказ о различных типах разъемов, хотя даже человеку, неискушенному в механике, понятно, что как средний результат, так и краевые зоны распределения потерь должны различаться в зависимости от конструкции соединителя хотя бы на сотые доли дБ.
Но есть, конечно же, на Западе и предприятия, пользующиеся безусловным авторитетом, например, ряд швейцарских и немецких фирм, выпускающих продукцию высокого качества.
На диаграмме дано сравнение потерь в соединителях ПТ Плюс с коннекторами Corning и в разъемах известной швейцарской фирмы Huber+Suhner (данные взяты из последнего каталога, с выставки CeBit-2004 в Ганновере). Из приведенного сопоставления видно: когда комплектующие изделия практически одинаковы, производства оснащены современным станочным и контрольно-измерительным оборудованием, уровень подготовки рабочих и инженеров достаточен, тогда и продукция выпускается примерно одного уровня. И не так важно, швейцарское это производство или российское.
А если разницы нет – зачем платить больше?
Реальная сеть - чего следует ожидать? (диаграмма 8).
Конечно, это далеко не средний результат по России. Это – график соединений «каждый с каждым» шнуров с комплектацией от Corning производства ПТ Плюс.
Читатель вправе спросить: ну и где же в реальной сети такие потери? Да, обычно они больше. Причин тому много. Назовем наиболее важные, на которые следует обратить внимание специалистам, начинающим работать с оптическими линиями связи:
·сложение несоосностей двух волокон из-за нестрогих допусков на наконечники коннекторов (потери могут вырасти вдвое, например, с 0,25 дБ до 0,5 дБ)
·отсутствие контроля геометрии торца (прибавка прямых потерь на 0,2…0,3 дБ и изменение возвратных с 45...55 дБ до 11..14 дБ)
·передавливание волокна в шнурах при формировании жгутов (до 0,2…2 дБ)
·осевое перекручивание кабеля при подмотке излишней длины (0,02…1 дБ на оборот, преимущественно на кабелях с центральным силовым элементом на рабочей длине волны 1550 нм, при воздействии пониженной температуры)
·крутые радиусы изгиба волокна (менее 30 мм), особенно – работающих на длине волны 1,55 мкм. (но и на длине волны 1,3 мкм полный оборот волокна в буферном покрытии на радиусе около 5 мм даст потери до 5 дБ)
·отсутствие безворсовых салфеток для протирки торца перед включением (от 0,1 до 2 дБ и более)
·применение нештатных протирочных жидкостей (например, денатурата с его подкраской, сивушными маслами и т.д.), хлопчатобумажных салфеток и т.п. (от 0,1 до 2 дБ и более, изменение возвратных с 45...55 дБ до 11..14 дБ)
Но если всего этого удалось благополучно избежать – потери на объекте будут примерно такими, как при методе контроля «каждый с каждым», результаты которого приведены на графике. Распределение потерь здесь подчиняется уже закону Релея.
Можно ли получить еще меньшие потери? Можно. Но это будут уже специально для Вас отобранные шнуры, и на любом предприятии – неважно, российском или западном – они будут стоить дороже.