تضعیف کننده فیبر نوری چیست؟

 

 

A تضعیف کننده فیبر نورییک دستگاه غیرفعال مهندسی شده برای کاهش عمدی سطح توان سیگنال نوری است که از طریق پیوند فیبر منتشر می شود. برخلاف تقویت‌کننده‌هایی که سیگنال‌ها را تقویت می‌کنند، تضعیف‌کننده‌ها با وارد کردن تلفات کنترل‌شده-اندازه‌گیری‌شده در دسی‌بل (dB)- در مسیر انتقال کار می‌کنند. فیزیک زیربنایی شامل مکانیسم‌های جذب، پراکندگی یا جابجایی است که انرژی فوتونیک را به شیوه‌ای قابل پیش‌بینی و کالیبره شده تلف می‌کند. این اجزاء کاربرد اصلی خود را در زیرساخت فیبر تک حالته-، جایی که منابع لیزری پرقدرت{{6} به طور معمول سطوح خروجی تولید می کنند که قادر به اشباع یا آسیب رساندن به مدارهای ردیاب نوری حساس هستند، می یابند.

مشکلی که هیچ کس در مورد آن صحبت نمی کند: نور بیش از حد

اینجا چیزی است که مردم را غافلگیر می کند. هزاران هزار هزینه برای مهندسی یک شبکه فیبر برای کمترین ضرر، وسواس روی کیفیت اتصال و تمیزی کانکتور می کنید-و سپس سیگنال خیلی قوی نشان داده می شود.

اضافه بار گیرنده یک پدیده واقعی است. هنگامی که توان نوری از آستانه عملکرد یک فوتودیود فراتر رود، آشکارساز اشباع می شود. گیره های تقویت کننده نرخ خطای بیت افزایش می یابد. در سیستم های آنالوگ مانند توزیع CATV، محصولات اعوجاج ظاهر می شوند که کیفیت تصویر را به میزان قابل توجهی کاهش می دهند. این طنز در مورد تکنسین‌های میدانی که شغل خود را صرف مبارزه با تضعیف کرده‌اند گم نمی‌شود تا متوجه شوند که اکنون باید مقداری دوباره به آن اضافه کنند.

محدوده عملکرد گیرنده بین دو مرز قرار می گیرد: حساسیت در انتهای پایین (جایی که نویز از سیگنال فراتر می رود) و اضافه بار در انتهای بالا (جایی که اشباع داده ها را خراب می کند). اکثر برگه‌های داده این محدودیت‌ها را به‌طور واضح-چیزی مانند -30 دسی‌بل‌متر تا -15 دسی‌بل‌متر برای حساسیت و اضافه بار مشخص می‌کنند. از دست دادن مخازن مرزی و عملکردی.

چگونه آنها در واقع کار می کنند

مکانیسم ها بیشتر از آنچه انتظار دارید متفاوت است.

• تضعیف کننده{0}}گپاز یک فضای هوایی عمدی بین سطوح انتهایی فیبر استفاده کنید. نور خروجی از فیبر ورودی با عبور از شکاف پخش می شود. تنها بخشی به هسته دریافت کننده جفت می شود. فیزیک ساده هرچه شکاف بیشتر باشد، تضعیف بیشتر می‌شود-هر چند این رویکرد نگرانی‌های مربوط به بازتاب را به همراه دارد که در کاربردهای خاص بسیار اهمیت دارد.
• فیبر دوپ شدهراه حل ارجح در اکثر تضعیف کننده های ثابت تجاری است. تولیدکنندگان یون های فلزی را به یک بخش فیبر کوتاه وارد می کنند و جذبی ایجاد می کنند که انرژی نوری را به گرما تبدیل می کند. مقدار تضعیف در سراسر نوسانات دما به طور قابل ملاحظه‌ای ثابت می‌ماند و بازتاب‌های معکوس{2}}مشکلی ایجاد نمی‌کند. اینها را در داخل آن تضعیف‌کننده‌های جمع‌وجور-به-شاخه‌های زن به-می‌بینید که پچ‌پنل‌ها را همه جا پر می‌کنند.
• فیلترهای چگالی خنثیدر تضعیف کننده های متغیر و تجهیزات تست نشان داده می شود. یک عنصر تا حدی مات در یک مسیر پرتو هماهنگ بین دو عدسی فوکوس قرار دارد. عنصر را به عمق پرتو منتقل کنید و میرایی افزایش می یابد. راه‌اندازی به تراز دقیق نیاز دارد، اما طول موج-عملکرد مستقل در طیف وسیع طیفی-برای آزمایش DWDM که در آن کانال‌های متعدد در باند C-می‌گردند، حیاتی است.

 

ترفند بسته بندی سنبه نیز وجود دارد. وصله‌بند تک حالته{1}}را چند بار دور یک مداد بپیچید و باعث از دست دادن خمیدگی شده‌اید. تکنسین ها چندین دهه است که از آن برای گیره استفاده می کنند. کار می کند. این رایگان است. فروشندگان الیاف از آن متنفرند زیرا-خمیدگی‌های شعاع کوچک به شیشه فشار وارد می‌کنند و می‌توانند-مشکلات قابل اطمینان طولانی‌مدت ایجاد کنند. اما زمانی که در ساعت 2 بامداد در حال عیب یابی هستید و تضعیف کننده ثابت مناسب ندارید، کاری را که باید انجام دهید انجام می دهید.

ثابت در مقابل متغیر: زمانی که هر یک منطقی است

تضعیف کننده های ثابت یک مقدار تضعیف مجموعه ای را ارائه می دهند - dB 1, 5 dB, 10 dB, 20 dB, هر برنامه ای که بخواهد. آنها ارزان، قابل اعتماد هستند و نیاز به تنظیم صفر دارند. طراحان سیستم، بودجه توان را در طول برنامه ریزی محاسبه می کنند، تضعیف مورد نیاز را برای توان گیرنده مرکزی در محدوده عملیاتی مشخص می کنند و تضعیف کننده ثابت مناسب را نصب می کنند. انجام شد.

ریاضیات پیچیده نیست خروجی فرستنده منهای تلفات نیروگاه کابل منهای مقدار تضعیف کننده ثابت باید برابر با چیزی راحت در پنجره عملیاتی گیرنده باشد. حاشیه ای برای پیری رابط و تغییرات دما باقی بگذارید-شاید 3 دسی بل در دو طرف اسمی.

تضعیف کننده های متغیر امکانات مختلفی را باز می کنند. بدیهی است که آنها برای آزمایش اهمیت دارند. یک مهندس نوری که حساسیت گیرنده را مشخص می کند، باید در حین نظارت بر BER، تضعیف را در محدوده وسیعی قرار دهد. تضعیف‌کننده‌های متغیر دستی با پیچ‌های تنظیم، کار روی نیمکت را انجام می‌دهند. نسخه‌های موتوری در سیستم‌های تست خودکار ادغام می‌شوند که در آن بهره‌وری حق بیمه هزینه را توجیه می‌کند.

اما متغیرها در سیستم های مستقر نیز ظاهر می شوند. تقویت‌کننده‌های فیبر دوپ‌شده اربیوم-در شبکه‌های طولانی-به یکسان سازی توان کانال نیاز دارند. طول موج‌های مختلف در یک سیستم DWDM دستاوردهای متفاوتی را از طریق تقویت‌کننده{4}}پدیده‌ای به نام شیب افزایش تجربه می‌کنند. تضعیف کننده های نوری متغیر (VOA) بر اساس هر کانال به اپراتورهای شبکه اجازه می دهد تا طیف خروجی را صاف کنند. برخی از این VOA به صورت الکترونیکی پاسخ می دهند، با استفاده از میکروآینه های MEMS یا عناصر کریستال مایع که تضعیف را بر اساس سیگنال های کنترلی از سیستم های مدیریت شبکه تنظیم می کنند.

انواع رابط و عوامل شکل

رابط رابط تعیین می کند که یک تضعیف کننده می تواند به طور فیزیکی کجا نصب شود. تضعیف کننده های LC، SC، FC، ST-در تمام پیکربندی های استاندارد موجود هستند. کانکتور تضعیف کننده را با کارخانه نصب شده خود مطابقت دهید. واضح است، اما ارزش بیان دارد.

برای کاربردهای APC (تماس فیزیکی زاویه دار)، نوع پولیش کانکتور مهم است. تضعیف کننده های APC با کانکتورهای APC جفت می شوند. مخلوط کردن APC و UPC باعث فاجعه می شود. برش زاویه 8-در سطوح انتهایی APC از جفت شدن با کانکتورهای UPC صاف-جلوگیری می‌کند - اما افراد به هر حال تلاش می‌کنند و آسیب حاصله می‌تواند کل بخش‌های پیوند را با زباله‌ها آلوده کند.

حالت منفرد در مقابل تقسیم چند حالته

سیستم‌های یک حالت{0} بر استفاده از تضعیف کننده غالب هستند زیرا منابع لیزری تک حالته قدرت کافی برای ایجاد مشکل تولید می‌کنند. ترکیبی از قطر هسته باریک و خروجی لیزر منسجم، چگالی توان بالایی ایجاد می‌کند که آشکارسازهای نوری همیشه نمی‌توانند آن را تحمل کنند-به‌ویژه در طول اتصال کوتاه که در آن کمترین تلفات کابل وجود دارد.

برنامه های چند حالته به ندرت نیاز به تضعیف کننده دارند. منابع LED و VCSEL که لینک‌های چند حالته را تغذیه می‌کنند، به سادگی توان نوری کافی برای بارگیری بیش از حد گیرنده‌ها، حتی در فواصل حداقلی، تولید نمی‌کنند. قطر هسته بزرگتر قدرت را در حالت های انتشار چندگانه پخش می کند و محدودیت های خروجی منبع خطر اضافه بار را بیشتر کاهش می دهد.

گفته می شود، تضعیف کننده های چند حالته وجود دارند. سناریوهای آزمایش خاصی به آنها نیاز دارند. و برخی از لیزرهای حفره چند حالته عمودی-پرقدرت{{3} در مرکز داده مدرن، مرزهایی را به هم متصل می‌کنند که نسل‌های قبلی به آن نزدیک نمی‌شدند.

یک عارضه: حالت-از دست دادن وابسته. تضعیف‌کننده‌هایی که از فیلتر فضایی استفاده می‌کنند (مانند طرح‌های متغیر تیغه{2}}) حالت‌های مختلف را متفاوت تحت تأثیر قرار می‌دهند. حالت‌های مرتب‌تر-که نزدیک مرز هسته-در حرکت هستند نسبت به حالت‌های اساسی متمرکز در مرکز هسته تضعیف بیشتری را تجربه می‌کنند. این وابستگی به حالت، اندازه گیری دقیق میرایی را در سیستم های چند حالته دشوار می کند.

نصب: سمت گیرنده، همیشه

 

تضعیف کننده ها را در انتهای گیرنده پیوند قرار دهید. این خودسرانه نیست

قرار دادن تضعیف کننده در فرستنده باعث کاهش توان می شود اما سردردهای آزمایشی ایجاد می کند. شما نمی توانید بدون قطع اتصال چیزی، توان دریافتی را به راحتی اندازه گیری کنید. شما نمی توانید تأیید کنید که تضعیف کننده تلفات صحیح را بدون راه رفتن تا انتهای دور فراهم می کند.

در گیرنده، کنتور برق شما همانجا وصل می شود. با تضعیف کننده در جای خود اندازه گیری کنید. بدون آن اندازه گیری کنید. بررسی کنید دلتا با انتظارات مطابقت دارد. در صورت لزوم تنظیم کنید (برای انواع متغیر). گردش کار ساده

محل گیرنده همچنین بازتاب را نشان می دهد. هرگونه بازتابی-از سوی تضعیف کننده باید تمام طول پیوند را قبل از رسیدن به فرستنده طی کند-و با از دست دادن دستگاه کابل در طول مسیر تضعیف می شود. تضعیف کننده را در فرستنده قرار دهید و بازتاب ها بدون مانع مستقیماً به حفره لیزر باز می گردند. برخی از فرستنده ها این کار را انجام می دهند. دیگران به طور قابل توجهی بی ثبات می شوند.

مثال محاسبه واقعی-جهان

یک سناریوی معمولی را در نظر بگیرید. فرستنده شما حداقل 0 dBm خروجی دارد. گیرنده محدوده عملیاتی -15 تا -30 dBm را مشخص می‌کند، به این معنی که بیش از -15 دسی‌بل‌متر بارگذاری می‌کند و زیر حساسیت زیر -30 دسی‌بل‌متر است.

میزان تلفات کارخانه کابل شما در مجموع 7 دسی بل است. اتصالات، اتصالات، تضعیف فیبر-همه در.

بدون مداخله، توان دریافتی برابر است با خروجی فرستنده منهای تلفات: 0 dBm منهای 7 dB برابر است با -7 dBm. این بالاتر از آستانه اضافه بار 15-dBm است. گیرنده اشباع می شود.

شما باید برق دریافتی را به حدود -20 dBm تا -25 dBm کاهش دهید - به راحتی در محدوده عملیاتی با مارجین اضافی. هدف: -22 dBm.

تلفات کل مورد نیاز: 0 dBm منهای (dBm-22) برابر است با 22 dB. شما در حال حاضر 7 دسی بل از کارخانه کابل دارید. تضعیف اضافی مورد نیاز: 22 منهای 7 برابر با 15 دسی بل است.

یک تضعیف کننده ثابت 15 دسی بل را روی گیرنده نصب کنید. با برق سنج تایید کنید. حرکت کن.

برنامه های آزمایشی

فراتر از نصب دائمی، تضعیف‌کننده‌ها نقش مهمی در صلاحیت سیستم و عیب‌یابی دارند.

• تست حاشیه قدرتتعیین می کند که یک لینک قبل از شکست چقدر ضرر اضافی را می تواند تحمل کند. یک تضعیف کننده متغیر وارد کنید. هنگام نظارت بر BER یا از دست دادن بسته، تضعیف را افزایش دهید. به نقطه ای که خطاها ظاهر می شوند توجه کنید. تفاوت بین این آستانه و توان عملیاتی معمولی نشان‌دهنده حاشیه{4}}حافظه ایمنی است که در برابر تخریب کانکتور، آسیب کابل، یا پیری منبع محافظت می‌کند.
• تایید حساسیت گیرندهتایید می کند که تجهیزات مطابق با مشخصات هستند. تضعیف کالیبره شده امکان کنترل دقیق توان نوری در آشکارساز را در حین اندازه‌گیری BER حاصل می‌دهد. سیستم‌های تست خودکار سطوح توان را طی می‌کنند و منحنی‌های مشخصه «حمام» را ایجاد می‌کنند که عملکرد گیرنده را مشخص می‌کند.
• تست تساوی کانالدر سیستم های WDM نیاز به تضعیف انتخابی طول موج های فردی دارد. بلوک‌های تضعیف‌کننده چند کانالی تخصصی، که گاهی با سوئیچ‌های انتخابی{1} طول موج یکپارچه می‌شوند، به مهندسان اجازه می‌دهند تا سناریوهای مختلف شیب بهره را شبیه‌سازی کنند و بررسی کنند که سیستم‌های نظارت و جبران پاسخ مناسب می‌دهند.

اشتباهات رایج و نحوه اجتناب از آنها

مردم فراموش می‌کنند که ضرر درج تضعیف‌کننده را حساب کنند. حتی یک تنظیم "0 دسی بل" روی یک تضعیف کننده متغیر مقداری از دست دادن خط پایه را ایجاد می کند-ممکن است 0.5 تا 1.5 دسی بل بسته به طراحی باشد. این را در محاسبات لحاظ کنید.

آلودگی سریعتر از سوء استفاده، تضعیف کننده ها را می کشد. نمای انتهایی در رابط رابط قرار می گیرد و مانند هر کانکتور دیگری گرد و غبار و روغن های اثر انگشت را جمع می کند. قبل از نصب بررسی و تمیز کنید. در صورت عدم استفاده از کلاهک مناسب استفاده کنید.

از دست دادن وابسته به قطبش{0}}(PDL) افراد را در سیستم های منسجم شگفت زده می کند. برخی از طرح های تضعیف کننده بسته به حالت پلاریزاسیون ورودی تلفات متفاوتی را نشان می دهند. برای سیستم‌های مدوله‌شده با شدت-که پروتکل‌های استاندارد را اجرا می‌کنند، هیچ‌کس متوجه نمی‌شود. برای تشخیص منسجم با مالتی پلکسینگ قطبی، PDL مشکلات واقعی ایجاد می کند.

رانش طول موج در منابع آزمایشی ترکیباتی با رفتار تضعیف کننده وابسته به طول موج-. منبع 1550 نانومتری شما بسته به دما ممکن است در واقع 1553 نانومتر خروجی دهد. اگر مشخصات تضعیف کننده 1550 نانومتر فرض شود، خطاهای کوچکی جمع می شود.

اقتصاد

تضعیف‌کننده‌های ثابت تقریباً هیچ-چند دلاری برای انواع رابط‌های استاندارد و مقادیر تضعیف هزینه ندارند. انتخابی را در دسترس داشته باشید. انواع LC و SC نر-به-ماده در 5 دسی بل، 10 دسی بل و 15 دسی بل اکثر موقعیت ها را پوشش می دهند.

تضعیف کننده های متغیر به طور چشمگیری محدوده. انواع دستی برای استفاده روی میز بسته به محدوده و سبک اتصال، شاید 50 تا 200 دلار قیمت داشته باشند. ابزار دقیق قابل برنامه ریزی برای سیستم های تست خودکار هزاران هزینه دارد. VOAهای مبتنی بر MEMS{5}}برای استقرار شبکه، جایی در این بین قرار دارند، با قیمت‌گذاری که منعکس‌کننده حجم و الزامات یکپارچه‌سازی است.

جایگزین خرید تضعیف کننده مناسب اغلب شامل راه‌حل‌های خلاقانه-کابل‌های وصله اضافی برای افزودن از دست دادن کانکتور، روکش‌های سنبه یا صرفاً پذیرش عملکرد ضعیف است. برای عیب یابی خطاهای مرموز در مقابل هزینه نگهداری تضعیف کننده های مناسب در کیت ابزار، هزینه یک رول کامیون را محاسبه کنید.

ملاحظات در حال ظهور

الیاف حساس به خم-معادله بسته بندی سنبه را تغییر داده است. فیبرهای مدرن ITU-T G.657 شعاع خمشی کوچک را بدون افزایش تلفات قابل توجه-طبق طراحی، تحمل می‌کنند تا مسیریابی کابل محکم‌تر را در محیط‌های محل ممکن کند. همان خواصی که باعث می شود این الیاف از سوء استفاده از نصب بگذرند، آنها را در برابر خمش عمدی مقاوم می کند. این ترفند بسته بندی مداد قدیمی روی فیبرهای حساس به خمش-به خوبی کار نمی کند.

فرستنده‌های{0}}همدوس توان بالاتر الزامات مدیریت توان را افزایش می‌دهند. اتصالات مرکز داده و سیستم‌های DWDM مترو به طور فزاینده‌ای تجهیزات انتقال را با توان خروجی مستقر می‌کنند که طرح‌های تضعیف‌کننده معمولی را به چالش می‌کشد. پیکربندی‌های{3}}پرتو و فضای آزاد{4}}بسیار بهتر از عناصر کاهش‌دهنده مبتنی بر فیبر{5}}بسیار بار را مدیریت می‌کنند.

ادغام به پیشرفت خود ادامه می دهد. عملکردهای تضعیف کننده در فرستنده گیرنده، تقویت کننده ها و سوئیچ های انتخابی{1}}طول موج جاسازی می شوند. تضعیف کننده های گسسته برای آزمایش و عیب یابی ضروری باقی می مانند، اما نصب دائمی به طور فزاینده ای در زیر سیستم های فوتونی یکپارچه اتفاق می افتد.

خط پایین

تضعیف کننده های فیبر نوری یک مشکل اساسی را حل می کنند: کاهش توان نوری به سطوحی که گیرنده ها بتوانند بدون اعوجاج یا آسیب از عهده آن برآیند. فن آوری بالغ است، فیزیک ساده است، هزینه قطعات حداقل است. چیزی که باعث می‌شود مردم فراموش کنند که به یک نیرو نیاز دارند-با فرض اینکه انرژی بیشتر همیشه بهتر است، نادیده گرفتن مرز بالایی مشخصات گیرنده، یا عدم بررسی سطوح واقعی توان در طول راه‌اندازی.

چند تضعیف کننده ثابت را در کیت خود نگه دارید. نحوه محاسبه میرایی مورد نیاز از اعداد بودجه پیوند را بدانید. آنها را در گیرنده نصب کنید، نه فرستنده. آنها را مانند هر رابط نوری دیگری تمیز کنید.

این کار پر زرق و برق نیست. اما این تفاوت بین پیوندی است که تمیز اجرا می شود و پیوندی که خطا می دهد که هیچ کس نمی تواند توضیح دهد.