Šta je optički atenuator? Vodič za vrste, upotrebe i odabir

Prigušivač optičkih vlakana je pasivna optička komponenta koja namjerno smanjuje snagu signala za određenu količinu, mjerenu u decibelima (dB). On ne pretvara, pojačava ili preoblikuje signal -, već samo smanjuje optičku snagu koja dolazi do prijemnika.

Zašto bi iko želio namjerno oslabiti optički signal? Zato što je u mnogim vezama u stvarnom{0}}svijetu signal koji stiže do prijemnika prejak. Kada primljena snaga premašuje maksimalni ulazni nivo detektora, rezultat su greške bitova zasićenja prijemnika -, izobličenje signala i smanjene performanse veze. Ovo je posebno uobičajeno kod kratkih jednostrukih-moda gdje je gubitak putanje minimalan i izlaz primopredajnika lako nadmašuje-krajnji prijemnik. Attenuatori to rješavaju vraćanjem signala u radni prozor prijemnika.

Osim zaštite prijemnika, optički atenuatori se široko koriste u laboratorijskom testiranju, validaciji margine sistema i balansiranju snage kanala. Ovaj vodič pokriva način njihovog rada, glavne dostupne vrste i praktičnu metodu odabira zasnovanu na analizi budžeta linkova, a ne nagađanjima.

Šta radi optički atenuator?

Svaki optički prijemnik ima definisani opseg ulazne snage. Donja granica je osjetljivost prijemnika - minimalna snaga potrebna za prihvatljivu stopu greške bita (BER). Gornja granica je maksimalna ulazna snaga, koja se ponekad naziva tačka preopterećenja ili nivo zasićenja. Ove vrijednosti su objavljene ulistovi sa podacima za primopredajniki variraju u zavisnosti od tipa modula, brzine prenosa podataka i talasne dužine.

Ako primljena optička snaga padne ispod osjetljivosti, veza pada ili proizvodi prevelike greške. Ako premaši maksimalnu ulaznu razinu, fotodetektor se zasićuje i prijemnik više ne može pouzdano razlikovati jedinice i nule. Optički atenuator rješava drugi problem: dodaje kontroliranu, predvidljivu količinu gubitka tako da signal koji stiže do prijemnika ostaje unutar sigurnog radnog raspona.

Ovaj kontrolirani gubitak razlikuje se od nenamjernoggubitak umetanjauzrokovano prljavim konektorima, lošim spojevima ili savijanjem vlakana. Atenuator pruža preciznu, ponovljivu redukciju - tipično specificiranu sa tolerancijom od ±0,5 dB za vrijednosti ispod 10 dB i ±10% za veće vrijednosti, prema standardima kvalifikacije kao što je Telcordia GR-910-CORE.

Kada vam treba optički atenuator?

Kratke{0}}veze sa viškom snage

Najčešći scenario je kratkotrajno vlakno -, na primjer, 1 km ili 2 km jednostruka- veza između dva prekidača u istoj zgradi. Predajnik se pokreće pri, recimo, 0 dBm, a ukupni gubitak putanje od vlakana, konektora i patch panela je samo 1–2 dB. Ako je maksimalni ulaz prijemnika -3 dBm, primljena snaga je znatno iznad praga preopterećenja. Fiksni atenuator od 5 dB na portu prijemnika vraća nivo u opseg. Ova situacija se često dešava u centrima podataka, okosnicama kampusa i kratkim metropolitanskim vezamasingle-moduli SFP modulasu raspoređeni na udaljenostima daleko ispod njihovog nominalnog maksimuma.

Testiranje i provjera marže sistema

Tokom testiranja prihvatanja ili rješavanja problema, inženjeri koriste promjenjive optičke prigušivače (VOA) kako bi proširili ulaznu snagu prijemnika u rasponu i promatrali gdje počinju greške. Ovaj proces, koji se ponekad naziva test osjetljivosti ili test margine, otkriva koliko prostora ima veza prije nego što ne uspije. VOA se također koriste za simulaciju dužih vlakana bez fizičkog dodavanja vlakana, što je korisno za kvalificiranje veza u laboratoriju prije postavljanja na teren. TheVodič za budžet za gubitke Udruženja optičkih vlakanaobjašnjava kako se proračuni proračuna energije odnose na ograničenja ulaza prijemnika i marginu sistema.

Balansiranje snage kanala u WDM sistemima

U mrežama sa podjelom talasnih dužina (WDM) sa podjelom talasnih dužina (WDM), različiti kanali mogu doći do prijemnika s nejednakim nivoima snage zbog nagiba pojačala ili različitih gubitaka raspona. Prigušivači - često po- VOA kanalima - se koriste za izjednačavanje snage preko kanala tako da niz prijemnika obrađuje sve talasne dužine unutar konzistentnog prozora snage.

Kako rade optički prigušivači?

Unutrašnji mehanizam zavisi od dizajna atenuatora. Uobičajeni pristupi uključuju apsorpciju dopiranih vlakana, gdje kratka dužina posebno tretiranog vlakna apsorbira fiksni dio svjetlosti; kontrolisano neusklađenost zračnog{1}}otvora, gdje mali razmak ili bočni pomak između jezgara vlakana smanjuje efikasnost spajanja; i filterski elementi neutralne-filterske gustine, gdje je tanak upijajući stakleni element postavljen na optički put.

Specifičan mehanizam utiče na gubitak umetanja,povratni gubitak, gubitak ovisan o polarizaciji (PDL) i osjetljivost na talasnu dužinu.

Na primjer, dopirani-prigušivači vlakana imaju tendenciju da imaju vrlo nisku povratnu refleksiju, što ih čini pogodnim za veze gdje su performanse povratnog gubitka kritične -, kao što su oni koji koristeAPC{0}}polirani konektori. Nasuprot tome, prigušivači zračnog{1}}a mogu pokazivati ​​veću stražnju refleksiju osim ako nisu posebno dizajnirani da je minimiziraju.

Industrijska kvalifikacija atenuatora sa optičkim vlaknima obično slijedi Telcordia GR-910-CORE, koji definira zahtjeve za tačnost slabljenja, stabilnost okoline i mehaničku izdržljivost. Mjerenja slabljenja i umetanja na nivou komponente opisana su u IEC 61300-3-4. Ovi standardi obezbeđuju da atenuator označen sa "5 dB" zapravo obezbeđuje gubitak od blizu 5 dB u svojim specificiranim radnim uslovima.

Fiksni naspram varijabilnih optičkih prigušivača: koji biste trebali odabrati?

Dvije osnovne kategorije su fiksni prigušivači, koji obezbjeđuju jednu nepromjenjivu vrijednost prigušenja, i varijabilni optički prigušivači (VOA), koji omogućavaju korisniku da podesi slabljenje u kontinuiranom ili stepenastom opsegu.

Kada koristiti fiksni atenuator:Odaberite fiksno kada je budžet snage veze dobro-shvaćen i potrebna vrijednost slabljenja je stabilna. Kratka proizvodna veza koja dosledno isporučuje 6 dB više snage od maksimuma prijemnika je jasan slučaj za fiksni prigušivač od 7 dB. Fiksni prigušivači su standardni izbor za trajnu primenu u patch panelima, stalcima opreme i strukturiranim kablovima.

Kada koristiti varijabilni atenuator:Odaberite varijablu kada još uvijek karakterizirate vezu, izvodite testove prihvatljivosti ili vam je potreban jedan alat koji radi na više postavki. Inženjeri koji vrše pregled osjetljivosti prijemnika ili tehničari koji provjeravaju marginu na novoinstaliranim vezama obično prvo koriste VOA. Kada se potvrdi potrebna vrijednost prigušenja, mnogi timovi zatim zamjenjuju VOA fiksnim prigušivačem za dugotrajno-razmještanje.

Tipovi optičkih atenuatora prema fizičkom obliku

Osim fiksne/varijabilne razlike, atenuatori dolaze u različitim fizičkim konfiguracijama. Pravi faktor forme zavisi od toga gde se atenuator nalazi u linku i kako je strukturiran okolni kabl.

Priključni-prigušivači (muški-na-ženski, izgradnja-izlaz)

Prigušivač -stila ili građenja{1}} ima muški konektor na jednom kraju i ženskiadapter ports druge strane. Priključujete ga direktno u port za primopredajnik ili patch panel, a zatim povezujetepatch cordu stranu adaptera atenuatora. Ovo je najčešći faktor oblika za trajne fiksne instalacije. Kompaktan je, ne zahtijeva dodatni hardver i ostaje na svom mjestu kada se instalira.

Pregradni ili adapterski{0}}prigušivači (ženski-na-ženski)

Adapterski -prigušivač radi kao standardni adapter za optička vlakna - sa ženskim portom na svakoj strani -, ali uvodi definisano slabljenje između dva povezana vlakna. Oni su korisni u okruženjima patch panela gdje želite dodati prigušenje bez promjene rasporeda kablova.

Inline ili Patch{0}}kabl-prigušivači

Neki prigušivači su ugrađeni u sklop kablova, sa konektorima na oba kraja i elementom za prigušivanje u sredini. Ugrađeni promjenjivi prigušivači su uobičajeni u laboratorijskim i stonim{1}}testnim okruženjima, gdje služe kao pogodna tačka podešavanja na optičkoj putanji.

Tipovi optičkih atenuatora prema konektoru, poliranju i načinu rada vlakana

Prigušivači nisu zamjenjivi između tipova konektora, stilova poliranja ili načina rada vlakana. Nepodudaranje bilo kojeg od ovih parametara jedna je od najčešćih grešaka u naručivanju.

LC, SC, FC i ST konektori za prigušivače vlakana

Prigušivači su dostupni sa svim standardnimvrste optičkih konektora. Danas se najčešće koristeLC atenuatori(dominantno u modernim data centrima i opremi preduzeća) iSC prigušivači(često u telekomunikacijama, PON-u i starijim mrežama preduzeća).FCiSTprigušivači se još uvijek nalaze u starim instalacijama i nekim specijaliziranim okruženjima za testiranje. Uvijek uskladite konektor atenuatora s portom ili patch panelom s kojim će se upariti.

UPC vs. APC prigušivači

Vrsta poliranja konektora je važna. UPC (Ultra Physical Contact) atenuatori imaju ravnu-poliranu površinu i pružaju tipičan povratni gubitak oko -50 dB. APC (Angled Physical Contact) prigušivači imaju krajnji dio pod uglom od 8- stepeni koji usmjerava reflektiranu svjetlost u oblogu, postižući povratni gubitak oko -60 dB ili bolji. APC prigušivači su potrebni u sistemima osjetljivim na povratnu refleksiju, uključujući FTTx, PON i WDM mreže. UPC i APC konektori su fizički nekompatibilni i nikada se ne smiju spajati - na taj način oštećuju se oba kraja i uzrokuje ozbiljan gubitak signala.

Jednostruki{0}}modni u odnosu na višemodne atenuatore

Prigušivači su dizajnirani za obajedno-modno vlakno(obično 9/125 μm, radi na 1310 nm ili 1550 nm) ilivišemodno vlakno(50/125 μm ili 62,5/125 μm, rade na 850 nm ili 1300 nm). Veličina jezgra vlakna, numerički otvor i radna talasna dužina razlikuju se između njih, tako da atenuator dizajniran za single- način rada neće ispravno raditi na višemodnoj vezi, i obrnuto. Provjerite primopredajnik i tip vlakna prije nego što odaberete specifikaciju vlakana atenuatora.

Kako odabrati pravi optički atenuator: metoda korak-po-korak

Ispravan odabir atenuatora je problem budžeta veze. Cilj je izračunati primljenu snagu i uporediti je sa radnim opsegom prijemnika. Evo praktičnog toka rada:

Korak 1: Pronađite izlaznu snagu predajnika.Otvorite tablicu sa podacima o primopredajniku i locirajte minimalnu i maksimalnu izlaznu snagu odašiljanja (Tx). Na primjer, 10GBASE-LR SFP+ modul može specificirati Tx izlaz od −8,2 dBm do +0.5 dBm.

Korak 2: Procijenite ukupan gubitak veze.Zbrojite sve izvore gubitaka na putu: slabljenje vlakana (dB/km × udaljenost), gubitak konektora (obično 0,2–0,5 dB po spojenom paru), gubitak spoja ako je primjenjivo i sve druge pasivne komponente.Juniperov vodič za potrošnju energijedaje radni primjer ovog proračuna.

Korak 3: Izračunajte procijenjenu snagu prijema.Oduzmite ukupan gubitak veze od izlaza predajnika: Procijenjena snaga Rx=Tx izlaz − Ukupan gubitak veze.

Korak 4: Uporedite sa ulaznim opsegom prijemnika.Provjerite u tablici podataka primopredajnika osjetljivost prijemnika (minimalna Rx snaga) i maksimalna ulazna snaga Rx (nivo preopterećenja). Ako procijenjena snaga prijema premašuje maksimalan ulaz, potrebno vam je prigušenje.

Korak 5: Odredite potrebnu vrijednost slabljenja.Prigušivač bi trebao smanjiti primljenu snagu na nivo koji je siguran unutar opsega prijemnika - ne samo ispod tačke preopterećenja, već sa marginom od 1–3 dB. Na primjer, ako je procijenjena snaga Rx +1 dBm, a maksimum prijemnika -3 dBm, potrebno vam je najmanje 4 dB slabljenja. Atenuator od 5 dB pruža razumnu marginu.

Korak 6: Provjerite ostale parametre.Potvrdite da atenuator odgovara tipu konektora, poliranju (UPC ili APC), načinu rada vlakana (jednomodnom-modu ili višemodnom) i radnoj talasnoj dužini veze.

Korak 7: Fiksno ili varijabilno?Ako je veza trajna i potrebna vrijednost je jasna, postavite fiksni atenuator. Ako još uvijek potvrđujete vezu ili očekujete promjenu uslova, koristite promjenjivi atenuator tokom testiranja, a zatim prijeđite na fiksni za proizvodnju.

Koliko dB prigušenja vam je potrebno?

Ovo je pitanje koje uzrokuje najviše grešaka u naručivanju. Tačan odgovor uvijek dolazi iz budžeta veze -, a ne iz "najpopularnije" zadane vrijednosti.

Česta greška je odabir veće-od-potrebne vrijednosti "samo da budemo sigurni." Attenuator od 10 dB na linku kojem je potrebno samo 3 dB potiskuje signal ispod osjetljivosti prijemnika, stvarajući suprotan problem. Nedo-slabljenje je također rizično: 3 dB atenuator na linku kojem je potrebno 7 dB i dalje ostavlja prijemnik u preopterećenju.

Ako još nemate tačne brojeve, koristite najgori-izlaz odašiljača (maksimalni Tx) i najbolji- gubitak veze (minimalni gubitak) da biste procijenili najveću moguću primljenu snagu. To vam daje konzervativnu polaznu tačku. Ako nesigurnost ostane, prvo testirajte s promjenjivim atenuatorom, izmjerite primljenu snagu optičkim mjeračem snage i zabilježite stvarnu potrebnu vrijednost prije nego što naručite fiksne atenuatore u količini.

Uobičajene greške pri odabiru optičkih prigušivača

Redoslijed samo prema vrijednosti dB.Vrijednost prigušenja je samo jedan parametar. SC/UPC single-prigušivač od 5 dB je pogrešan dio za LC/APC port, iako je vrijednost dB možda tačna. Uvijek provjerite tip konektora, poliranje, način rada vlakana i valnu dužinu.

Miješanje UPC i APC.Uključivanje UPC atenuatora u APC port (ili obrnuto) uzrokuje veliki gubitak pri umetanju, slab povratni gubitak i potencijalno fizičko oštećenje krajnjih površina konektora. Kodiranje boja pomaže - UPC konektori su obično plavi, APC konektori su zeleni - ali uvijek provjerite oznake.

Zanemarivanje budžeta veze.Odabir "popularne" vrijednosti kao što je 5 dB ili 10 dB bez provjere podataka o primopredajniku je nagađanje, a ne odluka o dizajnu. Rezultat je ili zaostalo preopterećenje ili nepotreban gubitak signala.

Trajno korištenje varijabilnog prigušivača gdje bi fiksni bio dovoljan.VOA su vrijedni alati za testiranje, ali koštaju više, mogu se mijenjati i dodati nepotrebnu složenost trajnoj vezi. Kada se potvrdi potrebno slabljenje, zamijenite VOA fiksnom jedinicom.

Zaboravljanje da je uzrok kratka veza.Prigušivač tretira simptom (višak snage), ali osnovni uzrok je obično predajnik dizajniran za mnogo duže dosege od stvarne veze. U nekim slučajevima, korištenje primopredajnog modula kraćeg{1}}dometa ili podešavanje snage odašiljanja (ako modul to podržava) može biti bolje dugoročno-rješenje od dodavanja pasivnog prigušenja.

Kada atenuator možda nije pravo rješenje

Nije svaki problem{0}}vezan za napajanje najbolje riješiti sa prigušivačem. Ako veza ima povremene greške koje nisu jasno uzrokovane preopterećenjem prijemnika, problem mogu biti prljavi konektori, preveliki gubitak umetanja, prekid vlakana ili neusklađenost valne dužine. Dodavanje slabljenja linku koji je već pod-napajanjem samo će pogoršati stvari. Uvijek provjerite - idealno sa optičkim mjeračem snage - da je primljena snaga stvarno iznad maksimuma prijemnika prije instaliranja atenuatora.

Slično, u vezama gdje primopredajnik podržava konfigurabilnu izlaznu snagu, elektroničko podešavanje Tx razine može biti jednostavnije i lakše održavati od dodavanja fizičkog prigušivača na putu.

Često postavljana pitanja

Koja je razlika između fiksnog i varijabilnog optičkog prigušivača?

Fiksni atenuator daje jednu, trajnu vrijednost prigušenja (na primjer, 3 dB, 5 dB ili 10 dB) i ne može se podesiti. Varijabilni optički atenuator (VOA) vam omogućava da birate različite nivoe slabljenja u neprekidnom opsegu. Fiksni prigušivači se koriste za trajne instalacije sa poznatim nivoima snage; VOA su poželjniji za testiranje, validaciju margine i situacije u kojima potrebna vrijednost prigušenja nije finalizirana.

Kako da znam koliko dB treba da bude moj atenuator?

Izračunajte budžet za linkove. Pronađite izlaznu snagu predajnika i maksimalnu ulaznu snagu prijemnika iz tablice podataka primopredajnika, procijenite ukupan gubitak veze i odredite da li primljena snaga premašuje nivo preopterećenja prijemnika. Vrijednost prigušivača bi trebala smanjiti primljenu snagu na bezbedni opseg prijemnika sa marginom od 1–3 dB.

Mogu li koristiti jedan-prigušivač na višemodnoj vezi?

Ne. Jednomodni i višemodni atenuatori se razlikuju po veličini jezgra, numeričkom otvoru i radnoj talasnoj dužini. Jednomodni atenuator dizajniran za vlakno od 9/125 μm na 1310 nm neće proizvesti ispravno slabljenje na višemodnoj vezi od 50/125 μm na 850 nm. Uvek uskladite atenuator sa vrstom vlakna i talasnom dužinom koja se koristi u vezi.

Da li je bezbedno spojiti UPC atenuator sa APC portom?

Ne. UPC i APC krajnje površine su fizički nekompatibilne. UPC konektori imaju ravni-polumjer radijusa; APC konektori imaju ugao od 8 stepeni. Njihovo spajanje uzrokuje velike gubitke pri umetanju, smanjeni povratni gubitak i može trajno oštetiti oba kraja konektora. Uvijek uskladite UPC sa

UPC i APC u APC.

Koji tipovi konektora su dostupni za prigušivače optičkih vlakana?

Attenuatori se proizvode za sve standardne tipove optičkih konektora, uključujući LC, SC, FC i ST. LC atenuatori su najčešći u trenutnim centrima podataka i preduzećima. SC atenuatori se široko koriste u telekomunikacijama i PON aplikacijama. Uskladite konektor atenuatora sa portom u koji će biti instaliran.

Utječu li prigušivači optičkih vlakana na povratni gubitak ili gubitak umetanja?

Da. Svaki atenuator unosi malu količinu dodatnog gubitka umetanja iznad njegove nominalne vrijednosti prigušenja, a performanse povratnog gubitka zavise od unutrašnjeg dizajna i poliranja krajnjeg dijela. Visok-kvalitetni fiksni prigušivači koji koriste apsorpciju dopiranih- vlakana obično postižu povratni gubitak bolji od -50 dB (UPC) ili -60 dB (APC). Preciznost slabljenja, povratni gubitak i stabilnost životne sredine pokriveni su industrijskim standardima uključujući Telcordia GR-910-CORE i IEC 61300-3-4.

Gdje da fizički instaliram prigušivač na linku?

U većini slučajeva, atenuator je instaliran na ili blizu kraja prijemnika veze - ili priključen direktno na port prijemnika ili postavljen na patch panel najbliži prijemniku. Ovo osigurava smanjenje signala prije nego što stigne do fotodetektora. Postavljanjem atenuatora na kraj predajnika postiže se isto neto slabljenje, ali je postavljanje{3}}na strani prijemnika češća praksa.

Mogu li složiti više prigušivača da bih postigao višu vrijednost dB?

Tehnički, da - dva atenuatora od 5 dB u seriji daju približno 10 dB ukupnog prigušenja. Međutim, svaki dodatni par konektora dodaje gubitak umetanja i potencijalnu tačku refleksije. Gdje je moguće, koristite jedan atenuator s ispravnom vrijednošću umjesto slaganja više jedinica. Ako tačne vrijednosti nisu dostupne, slaganje je prihvatljivo kao privremena mjera, ali nije idealno za trajne instalacije.

Rezime

Optički prigušivači su jednostavne komponente, ali odabir pravog zahtijeva pažnju na nekoliko parametara izvan samo vrijednosti dB. Uskladite tip vlakna, konektor, poliranje i valnu dužinu sa vezom. Zasnovajte vrijednost slabljenja na proračunu budžeta veze, a ne na pretpostavci. Koristite varijabilni atenuator tokom testiranja ako je tražena vrijednost nesigurna, a zatim postavite fiksnu jedinicu za proizvodnju. A kada ste u nedoumici, izmjerite primljenu snagu pomoću optičkog mjerača snage prije i nakon instaliranja prigušivača -, taj jedan korak provjere eliminiše većinu grešaka u odabiru.

Ako nabavljate prigušivače optičkih vlakana ili srodne pasivne komponente, istražite naš cijeli asortimankonektori za optička vlakna, adapteri, ipatch kablovikako biste osigurali kompatibilnost cijele vaše instalacije.