Наглядный обзор оптических передатчиков. Коннекторы — оптические компоненты — кабельная продукция и компоненты волс

Оптические разъемы, которые иногда называют разъемными соединителями, предназначены для обеспечения разъемного подключения соединительных и оконечных шнуров к коммутационному оборудованию в кроссовых, информационным розеткам рабочих мест и к сетевому оборудованию.

В перечень основных функций оптоволоконного разъема входит:

• обеспечение ввода волокна в точку сращивания с заданным радиусом изгиба;
• защита волокна от внешних механических и климатических воздействий;
• фиксация волокна в центрирующей системе.

Оптические разъемы должны отвечать следующим основным техническим требованиям:

• внесение минимального затухания в сочетании с получением высокого затухания обратного рассеяния;
• обеспечение долговременной стабильности и гарантия параметров;
• высокая механическая прочность при минимальных габаритах и массе;
• простота установки на кабель;
• простота процесса подключения и отключения;
• наличие у наконечников выпуклых торцевых поверхностей;
• предварительная специальная обработка наконечников.

Требования стандартов к оптическим разъемам содержатся в обоих основных нормативных документах (TIA/EIA 568С и ISO/IEC 11801-2008). Стандарты нормируют только самые общие положения и задают:

• тип разъемов, допустимых для применения в оптоволоконных подсистемах СКС;
• основные передаточные параметры разъемов различных типов;
• требования к долговечности разъемов;
• правила подключения оптических разъемов.

Требования стандартов к предельным значениям затухания, потерь на отражение и долговечности оптических разъемов СКС будут рассмотрены далее.

Разъем должен снабжаться символьной маркировкой в виде букв А и В. Вилку с маркировкой А всегда необходимо подключать к розетке с такой же маркировкой, и наоборот. Двойная вилка SC разъема по стандарту должна иметь разную маркировку своих половин, причем, если смотреть на нее со стороны наконечников так, чтобы ключи были сверху, то левая вилка всегда маркирована буквой А, а правая - буквой В. Маркировка проходной розетки имеет одну особенность. По разным своим сторонам она имеет разную маркировку. Смысл маркировки вилок и розеток разъема SC заключается в том, что она позволяет определить направление «движения» оптоволоконного сигнала. Вилка с маркировкой А всегда является источником, а розетка с такой же маркировкой - приемником, и наоборот. Аналогично на сетевом оборудовании розетка с маркировкой А является входом оптоволоконного приемника, а с маркировкой В выходом оптоволоконного передатчика.

В настоящее время большинство разъемов рассчитано на соединение двух оптоволокон. Существуют конструкции, получившие название групповых (или многоканальных) разъемов, которые обеспечивают одновременное сращивание двух или более пар оптоволокон. При этом доля таких конструкций в общем объеме растет очень быстрыми темпами. Для применения в специальных условиях эксплуатации (повышенная влажность, пары агрессивных материалов и т. д.) используются герметичные разъемы. Известны и конструкции так называемых гибридных разъемов, позволяющих одновременно сращивать как оптические волокна, так и электрические проводники.

Оптические разъемы линзового типа

Существуют линзовые и контактные варианты исполнения оптических разъемов. Разъемы линзового типа были широко распространены на ранних этапах развития техники волоконно-оптической связи и предполагают использование линз или их аналогов. С помощью данного элемента свет, выходящий из передающего световода, сначала преобразуется в параллельный пучок большого диаметра, а затем с помощью второго элемента фокусируется на сердцевину принимающего волокна. Основным преимуществом данного варианта является меньшая чувствительность к осевым и боковым смещениям сращиваемых волокон. Разъемы контактного типа предполагают соединение световодов встык, причем дополнительно контролируется параллельность их осей друг другу и минимально возможное расстояние между торцами. За счет такой конструкции соединители контактного типа позволяют получить существенно лучшие массогабаритные показатели и принципиально меньшее затухание сигнала (отсутствуют потери в линзах и на френелевское отражение). По этой причине подавляющее большинство современных конструкций разъемов реализуют контактную схему соединения.

Оптические разъемы контактного типа

Основой большинства конструкций разъемов контактного типа является штекерный наконечник. Этот наконечник вставляется в юстирующий элемент в виде втулки, а сам разъем содержит два основных компонента: вилку (коннектор) и розетку (каплер).

Основная масса разъемов, выпускаемых промышленностью, реализована по так называемой симметричной схеме, то есть оба сращиваемых световода армируются одинаковыми вилками, которые затем с двух сторон вставляются в соединительную розетку, снабженным специальным центратором. Существует также достаточно немногочисленная группа оптоволоконных разъемов, которые содержат всего два элемента: вилку и розетку. Такие соединители получили название несимметричных.

Для фиксации вилки, установленной в розетку, может использоваться байонетный элемент (так называемый разъем типа ST), защелка, причем данный элемент может быть выполнен как внутренним (разъем типа SC), так и внешним рычажного типа (разъемы LC, Е-2000), а также многогранная или круглая с накатанной поверхностью накидная гайка (разъемы типов FC и SMA). Аналогичным образом производится подключение к оптоволоконному кабелю оконечного активного оборудования, интерфейс которого снабжается ответной частью розетки оптоволоконного разъема.

Разъемы изготавливаются как в многомодовом, так и в одномодовом варианте, причем последний конструктивно оформляется аналогично многомодовому разъему и отличается в основном более жесткими допусками на геометрические размеры наконечника вилки и центрирующих элементов розетки, позволяющими удержать потери при сращивании одномодовых световодов в приемлемых пределах. Так, например, стандартный диаметр отверстия наконечника вилки для армирования одномодовых световодов составляет 126+1/-0 мкм, тогда как в наконечниках вилок для многомодовых волокон значение этого параметра составляет 127+2/-0 мкм.

Многие многомодовые разъемы имеют вилки нескольких разновидностей, рассчитанные для установки на волокно с различным диаметром оболочки (125, 140, 280 мкм и т. д.). Конструктивно они отличаются друг от друга только диаметром отверстия наконечника.

Рабочий температурный диапазон большинства конструкций оптоволоконных разъемов составляет от –40 до +85°С, то есть, совпадает с рабочим температурным диапазоном большинства конструкций кабелей для внешней прокладки.

Принцип работы ОВ разъема достаточно прост: два оптоволоконных коннектора совмещаются вместе внутри специальной втулки по принципу торцевой стыковки. Поэтому, чтобы на практике реализовать принцип соединения торцов ОВ встык, оптоволокно вклеивается с помощью клея по центру в цилиндрический штифт (феррул) с очень малым внутренним диаметром, равным 126-127 мкм для одномодового ОВ и 127-128 мкм для многомодового ОВ с диаметром внешней оболочки 125 мкм. В качестве клея в классической технологии чаще всего используют эпоксидный клей (смолу), которая выполняет одновременно две важные функции. Она защищает очищенное от уретан акрилатной оболочки оптоволокно в коннекторе от воздействия температуры и влажности окружающей среды и придает требуемую гибкость оптоволоконному световоду в процессе полировки. После этого торец феррула полируется до достижения чистой и тонко отполированной поверхности без царапин.

Для получения ОВ разъемного соединения, два ОВ коннектора соединяются предварительно отполированными торцами встык в центрирующей гильзе. Существует множество типов ОВ коннекторов, тем не менее стандартным диаметром штифта считается величина 2,5 мм. Применяемые феррулы часто отличаются друг от друга. Так, некоторые производители делают их из металла, керамики или даже пластмассы. Экспериментально установлено, что характеристики у штифтов из керамики с оксидом циркония значительно лучше, чем у металлических штифтов, изготовленных из никель-серебряного сплава или карбида вольфрама. Поэтому, выбирая ОВ коннекторную сборку, следует особое внимание обратить на то из чего изготовлен ферул или штифт ОВ коннектора. Применение штифтов для ОВ коннекторов, выполненных из пластмассы, даже особо прочного и стойкого типа, даст несомненный выигрыш в цене, но очевидный проигрыш в технических и эксплуатационных характеристиках.

Основные параметры некоторых типов оптоволоконных разъемов приводятся в табл. 1.

Основные типы оптических разъемов СКС

1. Разъемы типа SC

Разъем SC (рис.4) (от англ, subscriber connector - «абонентский разъем», иногда используется такая неофициальная расшифровка этого сокращения, как Stick-and-Click - «вставь и защелкни») был разработан в 1986 году японской телекоммуникационной корпорацией NTT для использования в абонентских устройствах различного назначения. В настоящее время нормирован международным стандартом IЕС-874-13. Действующими редакциями стандартов он определен как основной тип разъема для применения в СКС. Может быть выполнен в одинарном и двойном (дуплексном) вариантах. Основная идея, заложенная в его конструкцию, заключается в создании устройства с пластмассовым корпусом, хорошо защищающим наконечник и обеспечивающим плавное подключение и отключение линейным движением. Подавляющее большинство вилок разъемов SC снабжается наконечниками из керамики, имеются также единичные образцы этих изделий с наконечниками, изготовляемыми из нержавеющей стали. Наконечник разъема SC утоплен в корпус вилки, что предохраняет его от загрязнений. Линейное движение при подключении и отключении делает этот разъем особенно удобным для применения в 19-дюймовых полках, так как позволяет увеличить плотность портов за счет сближения розеток. Защелка открывается только при вытягивании за корпус, что увеличивает эксплуатационную надежность.

Рис. 4. Разъем SC

Разъемы SC обеспечивают большую стабильность параметров (выдерживают не менее 500 подключений и отключений), чему в немалой степени способствует отсутствие проворачиваний наконечников друг относительно друга при включении и отключении. Как видно из табл.1, этот разъем по величине вносимого затухания является одним из лучших. На верхней стороне корпуса вилки имеется ключ в виде выступа, который препятствует ее подключению в розетку в неправильном положении.

Для получения дуплексного (двойного) разъема из симплексных (одинарных) используют два способа. Первый из них основан на том, что на корпусе вилок предусмотрены фиксаторы, взаимодействующих между собой в собранном состоянии. Во втором случае применяется внешний фиксатор. Он может быть выполнен в виде состоящей из двух симметричных половин обоймы с гнездами для корпусов вилок или же представлять собой Н-образную деталь, в боковые пазы которой вставляются вилки. По последней схеме реализован, например, фиксатор типа 2А1 компании Lucent Technologies, снабженный штатной символьной маркировкой в виде букв А и В. Расстояние между осями наконечников вилок в двойном разъеме составляет 12,7 мм. Большой пластмассовый корпус вилки и розетки разъема SC позволяет дополнительно к символьной применять также эффективную цветовую маркировку. Одномодовый и многомодовый варианты разъема SC согласно стандарту TIA/EIA-568В имеют, соответственно, голубой и серый (или бежевый) цвет корпуса. Выпускается также одномодовый разъем SC с корпусом зеленого цвета и со скошенной торцевой частью наконечника для уменьшения обратного отражения. Широко распространены также отдельные образцы разъемов SC с корпусом вилок и розеток нестандартной окраски

2. Разъемы типа ST

Оптический разъем типа ST (рис.5) (от англ. straight tip connector, то есть «разъем с прямой установкой»; иногда используется неофициальная расшифровка этого сокращения - Stick-and-Twist -«вставь и поверни») был разработан лабораторией Bell компании AT&T (Lucent Technologies) в 1985 году для замены биконического разъема.

Рис. 5. Разъем ST

До появления разъема SC он был наиболее распространенным в оптических подсистемах СКС и локальных сетях. Конструкция разъема в настоящее время определяется международным стандартом IEC 874-10, который предписывает наличие керамического наконечника диаметром 2,5 мм с выпуклой торцевой поверхностью. Фиксация вилки на розетке выполняется подпружиненным байонетным элементом, поворачивающимся на 1/4 оборота. Поэтому разъем ST иногда называют разъемом типа ВFОС (от англ. bayonet fiber optic connector).

Имеется несколько вариантов конструкций ST-разъемов, отличающихся в основном формой и материалом байонетного фиксатора, а также принципом крепления корпуса вилки к буферным оболочкам и защитным покрытиям световода.

Компания Lucent Technologies разработала три варианта вилок такого разъема: ST, ST11 и ST11+, которые полностью совместимы друг с другом по посадочным местам в розетке и имеют незначительные конструктивные отличия, улучшающие их эксплуатационные свойства по мере перехода к более совершенной модели. Так, в частности, гайка байонетного фиксатора вилки ST имеет открытый в осевом направлении шлиц, тогда как у обоих более поздних вариантов этот шлиц закрыт перемычкой. Важной особенностью вилок Lucent Technologies является отсутствие необходимости применения кримпирующего (обжимного) инструмента при армировании ими волокна в буферном покрытии диаметром 900 мкм.

Металлическое исполнение корпуса вилки и розетки разъема ST обеспечивает высокую механическую прочность, однако существенно затрудняет его кодировку и идентификацию. Иногда на корпусах розеток выдавливаются буквы SM и ММ для одномодового и многомодового вариантов соответственно. Некоторые компании предлагают вилки ST с хвостовиками из пластмассы разного цвета, также достаточно часто применяются на практике различные кольца, гильзы и другие аналогичные изделия, не являющиеся штатными маркирующими элементами.

Конструкция разъема ST не обеспечивает возможность формирования дуплексной вилки. Соответственно, его розетка выпускается основной массой производителей в одиночном варианте. Только Nexans Cabling Solutions предлагает сдвоенные ST-розетки в одном корпусе.

К преимуществам ST-разъема относится низкая стоимость в сочетании с простотой монтажа и подключения, а недостатки можно выделить следующие:

• сильно выступающий наконечник увеличивает вероятность его загрязнения;
• отсутствие двойного варианта повышает трудоемкость подключения двойных шнуров и вероятность ошибки при коммутации;
• отсутствие цветовой или другой заводской маркировки затрудняет их идентификацию;
• поворачивающее усилие при подключении вызывает трение наконечников вилок, что ведет к повреждению их полировки и, в конечном итоге, к увеличению вносимого затухания после многократных подключений и отключений;
• принцип фиксации на основе байонетной гайки не обеспечивает необходимой для некоторых приложений стабильности параметров при вибрационных воздействиях.

Для частичной защиты наконечников от трения при подключении в конструкциях вилок ST разъемов предусмотрен специальный выступ, вводимый в паз розетки.

Другие типы оптических разъемов

1. Разъемы типа FC

Разъемы типа FC (рис.6) определены международным стандартом IЕС 874-7 и ориентированы в основном на применение в одномодовой технике. Наибольшее распространение они получили в различного назначения телекоммуникационных системах для сетей связи общего пользования. В целях обеспечения низкого уровня затухания и минимума обратного отражения наконечник разъема изготавливают с округлением на конце (при этом задаются очень жесткие допуски на геометрические размеры). Самый первый вариант вилки разъема имел наконечник с плоским торцом, что не позволяло получить хорошие эксплуатационные параметры. После перехода на наконечник со скругленным торцом, обеспечивающим физический контакт сращиваемых световодов, разъем получил название FC-PC (PC - Physical Contact), позволяющее отличать его от более ранних конструкций. В настоящее время разъемы FC с плоским наконечником не производятся, поэтому названия FC и FC-PC являются эквивалентными.

Рис. 6. Разъем FC

Конструкция разъема обеспечивает надежную защиту керамического наконечника от загрязнений, а применение для фиксации накидной гайки дает большую герметичность зоны соединения и надежность соединения при воздействии вибраций. Главным недостатком конструкции наряду с большими габаритами считается неудобство работы из-за необходимости выполнения нескольких оборотов крепежной гайки во время включения/отключения.

Элемент защиты наконечника разъема от проворачивания выполнен в виде цилиндра диаметром 2 мм. Некоторые компании дополнительно используют другие значения данного параметра (в частности, Molex выпускает вилки с диаметром этого элемента 2 мм) для решения задачи механической блокировки от неправильного подключения.

Оптические разъемы данного типа выпускаются, в основном, для телекоммуникационного оборудования, работающего с технологиями передачи SDH , ATM и аналогичными.

Розетка разъема FC выпускается в двух вариантах: типа SF с квадратным фланцем и креплением двумя винтами М2 и типа RF с круглым фланцем и креплением под гайку.

Оптические разъемы малых форм-факторов (SFF). Конструкции оптических разъемов с наконечниками уменьшенного диаметра.

1. Разъемы типа LC

Наиболее известным представителем первого направления совершенствования разъемов с увеличенной плотностью установки по состоянию на 2005-2006 г.г. является разъем типа LC (рис.7) (от англ, link control, также очень распространена расшифровка этой аббревиатуры как Lucent Connector), который был разработан американской компанией Lucent Technologies в 1997 году. (по другим данным, в 1996 году). Разъем может выпускаться как в одномодовом, так и в многомодовом вариантах. Его конструкция основана на применении керамического наконечника с уменьшенным до 1,25 мм диаметром и пластмассового корпуса с внешней защелкой рычажного типа для фиксации в гнезде соединительной розетки. Разъем допускает как симплексное, так и дуплексное использование.

Рис. 7. Разъем LC

Разработчики этого типа оптоволоконного соединителя в соответствии с действующими и перспективными редакциями стандартов СКС гарантируют до 500 циклов включения-отключения без ухудшения характеристик потерь. Этому, наряду с использованием керамического наконечника, способствует принцип линейного включения вилки в гнездо (push-pull).

Для установки вилки LC применяются стандартные процедуры заклейки на эпоксидной смоле. Конструкция вилки допускает ее монтаж как на волокне в буферном покрытии 0,9 мм, так и на соединительных шнурах со шлангом 2,4 мм. При этом монтаж на 900 мкм волокно может производиться в полевых условиях, тогда как наклейка на кабель в шланге 2,4 мм в процессе изготовления соединительных шнуров из-за малых габаритов выполняется только на производстве.

Основные технические характеристики разъемов типа LC приводятся в табл. 2.

Таблица 2. Основные технические характеристики разъемов с наконечниками уменьшенного диаметра

2. Разъемы типа MU

Вторым представителем конструкции рассматриваемой разновидности является разъем MU (рис.8) японской телекоммуникационной корпорации NTT. Это изделие можно рассматривать как малогабаритный вариант разъема SC, что подчеркивается в некоторых публикациях обозначением «mini-SC». Аналогично своему предшественнику разъем данного типа содержит корпус с внутренней защелкой (принцип push-pull), а за счет меньшего диаметра наконечника и миниатюризации остальных элементов конструкции обладает примерно вдвое меньшими габаритами.

Рис. 6. Разъем MU

На коммерческом рынке оборудования можно встретить как симплексный, так и дуплексный варианты разъема рассматриваемого типа. Дуплексный вариант разъема MU известен в двух разновидностях. Первая из них реализована на основе общей неразборной обоймы для двух вилок с расстоянием между центрами наконечников 4,5 мм. Величина этого параметра у второй, разборной разновидности - 6,5 мм.

3. Разъемы типа F-3000

Разъем типа F-3000 (рис.7) представляет собой усовершенствованную версию описываемого ниже разъема типа Е-2000. Он сохраняет основные конструктивные особенности прототипа и отличается от него применением керамического наконечника внешним диаметром 1,25 мм и металлической защитной крышки вместо пластмассовой. Последнее нововведение гарантирует защиту глаз обслуживающего персонала в случае работы с аппаратурой, оснащенной мощными лазерными излучателями. По утверждениям разработчиков, вилка разъема F-3000 может свободно вставляться в розетку разъема LC.

Рис. 7. Разъем F-3000

Оптические разъемы малых форм-факторов (SFF). Малогабаритные разъемы с наконечниками диаметром 2,5 мм

Подход второго типа основан на сохранении в разъеме основного элемента применяемых ранее конструкций - наконечника диаметром 2,5 мм. Улучшение массогабаритных показателей обеспечивается за счет более плотной компоновки и, возможно, миниатюризации отдельных элементов корпуса. Наиболее известными разработками в этой области являются разъемы типов Е-2000, SC-Compact и FJ.

1. Разъем типа E-2000

Разъем типа Е-2000 (рис.8) (Европа, 2000 год) создан компанией Diamond и получил распространение в некоторых европейских странах (Швейцария, Германия и т. д.). Известен в двух основных вариантах конструктивного исполнения, полностью соответствующих друг другу по посадочным местам. Согласно первому из них, продвигаемому разработчиком - компанией Diamond, наконечник выполнен по композитной схеме в виде мельхиорового цилиндра, на который вплотную надета центрирующая керамическая гильза. В разъеме Е-2000 фирмы Huber+Suhner наконечник выполнен по классической технологии в виде керамического цилиндра. Фиксация вилки в розетке выполняется при помощи внешней защелки рычажного типа.

Рис. 8. Разъем E-2000

Разъем может эксплуатироваться как в симплексном, так и в дуплексном исполнении. Дуплексный разъем известен в обычном (duplex, расстояние между осями наконечников 12,7 мм), компактном (compact duplex, расстояние между осями 6,4 мм) и вертикальном (low profile duplex, вилки расположены друг над другом с разворотом на 180°) вариантах. Для получения одной дуплексной вилки из двух одиночных используется специальная фиксирующая защелка, дуплексная розетка совместима по своим посадочным местам со стандартной розеткой модульного разъема только для компактного варианта. От более ранних конструкций разъем типа Е-2000 отличается возможностью применения эффективной цветовой кодировки (в настоящее время стандарт включает 8 цветов) и механической блокировки при использовании сменной рамки розетки, а также наличием интегрированной в конструкцию защитной крышки. Последняя при установке в розетку открывается автоматически и надежно защищает наконечник от загрязнения.

2. Разъем типа SC-Compact

Разъем типа SC-Compact швейцарской компании Reichle & De Massari представляет собой удачный пример глубокой модернизации хорошо отработанного в серийном производстве изделия с целью получения новых свойств. Прототипом разъема является хорошо известный SC, однако за счет устранения внешних элементов крепления и разработки новой фиксирующей оправки инженеры компании Reichle & De Massari сумели уменьшить расстояние между осями наконечников с обычных 12,7 мм до 7,5 мм и вписать, тем самым, розетку в посадочные места розетки модульного разъема. Отметим, что так называемый вертикальный вариант дуплексной вилки SC-разъема японской компании Honda Tsushin Kogyo имеет расстояние между осями наконечников 8,5 мм. Розетка этой вилки близка по посадочным местам к розетке модульного разъема, однако, не является по отношению к ней взаимозаменяемой.

3. Разъем типа High Density SC Connector

Еще одним представителем разъемов, в которых использована аналогичная идея, является изделие High Density SC Connector компании ЗМ. Этот разъем отличается от разъема стандартной плотности тем, что имеет габаритные размеры вилки, уменьшенные в поперечном сечении до 6,0x7,2 мм, против 7,4x9,0 мм у прототипа. Наибольшее преимущество данная разработка обеспечивает в случае использования для соединения счетверенной розетки. При таком варианте исполнения расстояние между центрами розеток составляет примерно 7 мм, то есть данный разъем обеспечивает плотность портов, примерно равную плотности портов электрических аналогов, однако, без поддержки свойства обратной совместимости.

4. Разъем типа FJ

Компанией Panduit еще в 1996 году предложен разъем типа FJ (fibre jack) или Opti-Jack (рис.9). Это изделие предназначено для использования в структурированной кабельной системе PAN-NET и известно только в дуплексном исполнении. Основой разъема также является керамический наконечник диаметром 2,5 мм, однако, за счет более плотной компоновки и, в частности, уменьшения расстояния между осями наконечников до 6,4 мм (0,25 дюйма) габариты розетки уменьшены до размеров гнезда электрического модульного разъема. Фиксация вилки в розетке выполняется защелкой рычажного типа. Для улучшения условий эксплуатации рычаг защелки закрыт куполообразной крышкой хвостовика. Конструкция позволяет производить полевую сборку, для чего разработана оригинальная клеевая технология с использованием двухкомпонентного анаэробного клея. Очистка торцевых поверхностей наконечников от загрязнений, потребность в которой может возникнуть в процессе текущей эксплуатации, обеспечивается за счет использования разборной конструкции розетки: ее отдельные детали крепятся друг к другу на защелках.

Рис. 9. Разъем FJ (Opti-Jack)

От других конструкций разъем типа FJ отличается тем, что его розетка не является отдельным конструктивным элементом, а всегда объединяется с одной из вилок. Только в 1998 году появилась классическая розетка для разъемов рассматриваемого типа, но она предназначена исключительно для использования в измерительных целях.

Разъем FJ первоначально выпускался только в многомодовом варианте с корпусом бежевого цвета. В 1998 году появился его одномодовый вариант с корпусом голубого цвета.

Оптоволоконные разъемы группового типа

Подход третьего типа представлен достаточно многочисленной группой разработок многоканальных или групповых разъемов. Наиболее совершенные изделия этой группы позволяют сращивать одновременно до 18 световодов, то есть превосходят электрические модульные разъемы по плотности компоновки в девять раз. Достаточно часто эти изделия выполняются как уменьшенный или упрощенный вариант «большого» группового разъема, разработанного для применения в телекоммуникационных приложениях. Общей отличительной чертой, объединяющей все рассмотренные далее конструкции, является использование в них линейного принципа установки в розетку (принцип push-pull) без использования резьбовых или байонетных фиксаторов.

1. Разъемы типа SCDC и SCQC

Разъемы SCDC и SCQC продвигаются консорциумом, в который входят компании Siecor, Siemens и IBM, и отличаются тем, что в них с целью сокращения времени разработки и частичной унификации с уже существующими изделиями использован внешний корпус вилки традиционного симплексного разъема SC. Новым является применение центрирующего элемента, очень похожего на обычный наконечник и имеющего два (SCDC) или четыре (SCQC) канала для фиксации в них сращиваемых световодов.

2. Разъемы типа Mini-MT и MT-RJ

Принцип частичной унификации задействован также в разъемах Mini-MT (сокращение «МТ» означает Mass Termination) разработки компании Siecor и MT-RJ (рис.10) консорциума фирм AMP, Siecor, Hewlett Packard, USConec и Fujikura. В этих изделиях использован одинаковый центрирующий элемент с близкой к прямоугольной в сечении формой, рассчитанный на два или четыре световода. Разница между этими вариантами разъемов состоит в том, что в MT-RJ элемент фиксации вилки в розетке имеет вид, привычный пользователям СКС, и аналогичен защелке рычажного типа вилки электрического модульного разъема. Отметим, что разъем MT-RJ является одним из основных элементов волоконно-оптической кабельной системы Solarum компании AMP.

Рис. 10. Разъем MT-RJ

3. Разъем типа MPO и Mini-MPO

Групповые разъемы типа MPO (Multofiber Push-On) активно используются для подсоединения ленточных оптоволоконных кабелей. Наибольшую долю среди перспективных типов оптоволоконных разъемов для СКС занимает оптический разъем Mini-MPO компании Berg Electronics, который позволяет сращивать до 18 волокон одновременно. Ожидается, что разъемы указанного типа имеют большие перспективы для инсталляции в центрах хранения данных (SAN) где требуется большая плотность соединений. В этой связи следует ожидать в ближайшие годы широкого распространения групповых разъемов MPO для 24- или 48-волоконных кабелей.

Конструкции оптоволоконных разъемов без центрирующего наконечника

Центрирующий наконечник вилки оптоволоконного разъема является дорогой прецизионной деталью (по некоторым оценкам, доля наконечника в конструкции вилки достигает 40% его стоимости), а процесс армирования им световода представляет собой достаточно сложную и продолжительную процедуру. Стремление к устранению этих недостатков привело к появлению двух конструкций, в которых наконечники отсутствуют, а процесс центрирования волокон в процессе их соединения выполняется другими средствами.

Общими отличительными признаками разъемов рассматриваемой группы являются:

• выступающее на несколько миллиметров из держателя волокно, торец которого сколот и подготовлен к сращиванию в процессе монтажа вилки разъема на специальном технологическом приспособлении;
• обязательное наличие подпружиненной крышки, которая закрывает волокна во внерабочем состоянии;
• возможность установки вилки или розетки только с помощью комплекта фирменной технологической оснастки.

1. Разъем типа Optoclip II

Разъем типа Optoclip II (рис. 11) швейцарской компании Huber+Suhner (по другим данным, разработчиком разъема является французская компания Compagnie Deutsch) реализован по наиболее распространенной симметричной схеме и основан на применении одиночной вилки, которая, в случае необходимости, может соединяться с другой вилкой для получения дуплексного варианта.

Рис. 11. Разъем Optoclip II

Предварительное выравнивание волокон при их соединении выполняется с помощью конусообразной направляющей, окончательное выравнивание производится с помощью системы из трех сдвинутых друг относительно друга на 120° шариков, один из которых выполнен подвижным в вертикальном направлении.

2. Разъем типа VF-45

В отличие от этого оптоволоконный разъем VF-45 (рис. 12) (иногда может употребляться название VG-45) компании ЗМ реализован на основе V-образной канавки и рассчитан на армирование одной вилкой сразу двух волокон ленточного кабеля одновременно. Для обеспечения возможности четкого ввода световодов в направляющие канавки и получения физического контакта торцевых поверхностей сращиваемых волокон при установленной вилке фиксация концевого участка световодов в розетке выполнена с разворотом под углом 45°, что дополнительно несколько уменьшает общую длину коннектора. В качестве интересной технической особенности вилки разъема отметим, что защитная крышка при ее установки в розетку в отличие от подавляющего большинства других конструкций сдвигается вбок, а не поднимается вверх.

В разъеме VF-45 достаточно оригинально решается проблема очистки торцевой поверхности сращиваемых волокон, которая является весьма трудной задаче для любого изделия без центрирующего наконечника. Специальное промывочное устройство очищает волокна за счет прокачки через розетку разъема большого количества очищающей жидкости. Для получения необходимого уровня обратного отражения торцевая поверхность волокна скашивается под углом 9° при обработке в скалывателе во время монтажа разъема.

Отметим также, что в этих разъемах по-разному решается проблема цветовой кодировки. В варианте Optoclip II использовано обычное исполнение корпуса из пластика разных цветов, в VF-45 же многомодовое и одномодовое исполнение кодируется применением только защитной дверцы различных цветов.

Перечень рассмотренных типов перспективных оптоволоконных разъемов, применяемых некоторыми производителями, представлен в табл. 3.

На технических семинарах по ОВ решениям в СКС мне неоднократно приходилось слышать от студентов курсов, что ОВ коннекторы того или иного производителя не справлялись с возложенными на них функциями. Это касалось как механических характеристик ОВ коннекторов, так и характеристик вносимого затухания и потерь отражения.

Следует учесть, что величина вносимого затухания главным образом зависит от следующих основных факторов:

Радиального смещения ОВ,
- торцевого зазора,
- углового смещения ОВ,
- воздушного зазора, образованного из-за чрезмерной полировки торцов по методу РС (phisical contact ).

Современные ОВ коннекторы, применяемые в LAN сетях, имеют типовое затухание около 0,2 дБ и лучше.

Помимо вышеуказанных факторов, дополнительное вносимое затухание в ОВ разъемное соединение могут вносить различные конструкции ОВ коннекторов с большими допусками на их детали. Так, наводнение рынка в последнее время дешевыми ОВ коннекторными сборками с отсутствием марки производителя (noname ) из Юго-Восточной Азии, иногда на практике приводит к полной потере работоспособности ОВ канала. Выбор ОВ решений у прекрасно зарекомендовавших себя и проверенных временем производителей ОВ оборудования, обернется несомненным выигрышем.

Первый шаг в разработке оптоволоконной системы - выбор передатчиков и приемников, наилучшим образом подходящих к заданному типу сигнала. Лучше всего это делать, сравнивая техническую информацию об изделиях и консультируясь с инженерами фирмы-изготовителя, которые помогут подобрать наилучший вариант. После этого надо выбрать сам оптоволоконный кабель, оптические соединители и метод их установки. Хотя это в самом деле не очень простая задача, часто не имеющие опыта инженеры испытывают неоправданную боязнь технологий работы с оптоволокном. В этой брошюре мы попытаемся прояснить несколько распространенных заблуждений об оптоволоконных кабелях и монтаже разъемов на них.

Конструкция кабеля

Выбор кабеля определяется решаемой задачей.

Как и медные провода, оптоволоконные кабели выпускаются во множестве различных вариантов. Существуют одно- и многожильные кабели, кабели для воздушной прокладки или непосредственной укладки в грунт, кабели в негорючей оболочке для прокладки в пространстве между фальшпотолком и перекрытием и в межэтажных кабельных каналах, и даже сверхпрочные тактические кабели военного назначения, способные выдерживать сильнейшие механические перегрузки. Понятно, что выбор кабеля определяется решаемой задачей.

Вне зависимости от вида внешней оболочки, в любом оптоволоконном кабеле имеется хотя бы один волоконный световод. Остальные конструктивные элементы (разные в разных типах кабеля) защищают световод от повреждений. Наиболее часто используются две схемы защиты тонких оптических волокон: с помощью неплотно облегающей трубки и с помощью плотно прилегающей оболочки.

Наиболее часто используются две схемы защиты тонких оптических волокон: с помощью неплотно облегающей трубки и с помощью плотно прилегающей оболочки.

В первом способе оптоволокно находится внутри пластмассовой защитной трубки, внутренний диаметр которой больше внешнего диаметра волокна. Иногда эту трубку заполняют силиконовым гелем, предотвращающим скопление влаги в ней. Поскольку оптоволокно свободно «плавает» в трубке, механические усилия, действующие на кабель снаружи, обычно его не достигают. Такой кабель очень устойчив к продольным воздействиям, возникающим при протяжке через кабельные каналы или при прокладке кабеля на опорах. Поскольку в световоде нет значительных механических напряжений, кабели такой конструкции имеют малые оптические потери.

Второй способ состоит в использовании толстого пластикового покрытия, нанесенного прямо на поверхность световода. Защищенный таким образом кабель имеет меньший диаметр и массу, большую устойчивость к ударным воздействиям и гибкость, но поскольку оптоволокно жестко зафиксировано внутри кабеля, его стойкость к растяжению не столь высока, как при использовании свободно облегающей защитной трубки. Такой кабель применяется там, где не предъявляются очень высокие требования к механическим параметрам, например, при прокладке внутри зданий или для соединения отдельных блоков аппаратуры. На рис. 1 схематично показано устройство обоих типов кабеля.

Рис. 1. Конструкция основных типов оптоволоконных кабелей

На рис. 2 показано поперечное сечение одно- и двухжильного оптоволоконного кабеля, а также более сложного многожильного. Двухжильный кабель внешне похож на обычный сетевой электропровод.

Во всех случаях световод с защитной трубкой сначала заключаются в слой синтетической (например, кевларовой) оплетки, определяющей прочность кабеля на растяжение, а затем все элементы помещаются во внешнюю защитную оболочку из поливинилхлорида или другого подобного материала.

Во всех случаях световод с защитной трубкой сначала заключаются в слой синтетической (например, кевларовой) оплетки, определяющей прочность кабеля на растяжение, а затем все элементы помещаются во внешнюю защитную оболочку из поливинилхлорида или другого подобного материала. В многожильных кабелях часто добавляется дополнительный центральный усиливающий элемент. При изготовлении оптоволоконных кабелей используются, как правило, только не проводящие электрический ток материалы, но иногда добавляется внешняя навивка из стальной ленты для защиты от грызунов (кабель для непосредственной укладки в грунт) или внутренние усиливающие элементы из стальной проволоки (кабели для воздушных линий на опорах). Существуют также кабели с дополнительными медными жилами, по которым подается питание на удаленные электронные устройства, используемые в системе передачи сигнала.

Рис. 2. Различные типы кабелей в поперечном разрезе

Волоконные световоды

Независимо от разнообразия конструкций кабелей их основной элемент - оптическое волокно - существует лишь в двух основных модификациях: многомодовое (для передачи на расстояния примерно до 10 км) и одномодовое (для больших расстояний). Применяемое в телекоммуникациях оптоволокно обычно выпускается в двух типоразмерах, отличающихся диаметром сердцевины: 50 и 62,5 мкм. Внешний диаметр в обоих случаях составляет 125 мкм, для обоих типоразмеров используются одни и те же разъемы. Одномодовое оптоволокно выпускается только одного типоразмера: диаметр сердцевины 8-10 мкм, внешний диаметр 125 мкм. Разъемы для многомодовых и одномодовых световодов, несмотря на внешнее сходство, не взаимозаменяемы.

Рис. 3. Прохождение света через оптоволокно со ступенчатым и плавным профилем показателя преломления

На рис. 3 показано устройство двух типов оптоволокна - со ступенчатой и с плавной зависимостью показателя преломления от радиуса (профилем).

Волокно со ступенчатым профилем состоит из сердцевины из сверхчистого стекла, окруженной обычным стеклом с более высоким показателем преломления. При таком сочетании свет, распространяясь по волокну, непрерывно отражается от границы двух стекол, примерно как теннисный шарик, запущенный в трубу. В световоде с плавным профилем показателя преломления, который целиком изготовлен из сверхчистого стекла, свет распространяется не с резким, а с постепенным изменением направления, как в толстой линзе. В оптоволокне обоих типов свет надежно заперт и выходит из него только на дальнем конце.

Потери в оптоволокне возникают из-за поглощения и рассеяния на неоднородностях стекла, а также из-за механических воздействий на кабель, при котором световод изгибается так сильно, что свет начинает выходить через оболочку наружу. Величина поглощения в стекле зависит от длины волны света. На 850 нм (свет с такой длиной волны в основном применяется в системах передачи на небольшие расстояния) потери в обычном оптоволокне составляют 4-5 дБ на километр кабеля. На 1300 нм потери снижаются до 3 дБ/км, а на 1550 нм - до величины порядка 1 дБ. Свет с двумя последними длинами волн используется для передачи данных на большие расстояния.

Потери, о которых только что было сказано, не зависят от частоты передаваемого сигнала (скорости передачи данных). Однако существует еще одна причина потерь, которая зависит от частоты сигнала и связана с существованием множества путей распространения света в световоде. Рис. 4 поясняет механизм возникновения таких потерь в оптоволокне со ступенчатым профилем показателя преломления.

Рис. 4. Различные пути распространения света в оптоволокне

Потери в оптоволокне возникают из-за поглощения и рассеяния на неоднородностях стекла, а также из-за механических воздействий на кабель, при котором световод изгибается так сильно, что свет начинает выходить через оболочку наружу. Величина поглощения в стекле зависит от длины волны света.

Луч, вошедший в оптоволокно почти параллельно его оси, проходит меньший путь, чем тот, который испытывает многократные отражения, поэтому свету для достижения дальнего конца световода требуется разное время. Из-за этого световые импульсы с малой длительностью нарастания и спада, обычно используемые для передачи данных, на выходе из оптоволокна размываются, что ограничивает максимальную частоту их следования. Влияние этого эффекта выражается в мегагерцах полосы пропускания кабеля на километр его длины. Стандартное волокно с диаметром сердцевины 62,5 мкм (многократно превышающим длину волны света) имеет максимальную частоту 160 МГц на 1 км на длине волны 850 нм и 500 МГц на 1 км при 1300 нм. Одномодовое волокно с более тонкой сердцевиной (8 мкм) обеспечивает максимальную частоту в тысячи мегагерц на 1 км. Однако для большинства низкочастотных систем максимальное расстояние передачи в основном ограничивается все же поглощением света, а не эффектом размывания импульсов.

Оптические разъемы

Поскольку свет передается только по очень тонкой сердцевине оптоволокна, важно очень точно совмещать его с излучателями в передатчиках, фотодетекторами в приемниках и световодами в оптических соединениях. Эта функция возлагается на оптические разъемы, которые изготавливаются с очень высокой точностью (допуски имеют порядок тысячных долей миллиметра).

Поскольку свет передается только по очень тонкой сердцевине оптоволокна, важно очень точно совмещать его с излучателями в передатчиках, фотодетекторами в приемниках и световодами в оптических соединениях.

Хотя существует много типов оптических разъемов, сейчас наиболее распространен разъем типа ST (рис. 5). Он состоит из изготовленного с высокой точностью штифта, в который выходит оптоволокно, пружинного механизма, который прижимает штифт к такому же штифту в ответной части разъема (или в электронно-оптическом устройстве) и кожуха, механически разгружающего кабель.

Разъемы ST выпускаются в вариантах для одномодового и многомодового оптоволокна. Основное различие между ними заключено в центральном штифте и его не так просто заметить визуально. Однако следует внимательно относиться к выбору варианта разъема: если одномодовые разъемы еще можно использовать с многомодовыми излучателями и детекторами, то разъемы для многомодового кабеля с одномодовым будут работать плохо или вообще приведут к неработоспособности системы.

Рис. 5. Оптический разъем типа ST

Однако следует внимательно относиться к выбору варианта разъема: если одномодовые разъемы еще можно использовать с многомодовыми излучателями и детекторами, то разъемы для многомодового кабеля с одномодовым будут работать плохо или вообще приведут к неработоспособности системы.

Установка оптического разъема на кабель начинается со снятия оболочки с помощью практически таких же инструментов, что используются для электрического кабеля. Затем усиливающие элементы обрезаются на нужную длину и вставляются в различные удерживающие уплотнения и втулки. В кабеле со свободно облегающей защитной трубкой ее конец снимается, чтобы обнажить само оптоволокно. В кабеле с плотно прилегающей к оптоволокну оболочкой она снимается с помощью прецизионного инструмента, напоминающего устройство для снятия изоляции с тонких электрических проводов. До этого момента процесс очень похож на работу с электрическим кабелем, но дальше начинаются отличия. Освобожденное от оболочек оптоволокно смазывается быстротвердеющей эпоксидной смолой и вставляется в прецизионно выполненное отверстие или канавку штифта, конец оптоволокна при этом выходит из отверстия наружу. Затем на разъеме устанавливаются элементы механической разгрузки кабеля, и он готов к завершающим операциям. Штифт помещается в специальное приспособление, в котором торчащий конец оптоволокна скалывается. На это уходит одна-две секунды, после чего разъем устанавливается в специальное зажимное приспособление, где выполняется полировка скола с помощью специальных пленок двух или трех степеней шероховатости. На все, не считая пяти минут на затвердевание эпоксидной смолы, уходит 5-10 минут в зависимости от мастерства монтажника.

Фактически, сборка оптического разъема ST - не более трудная задача, чем монтаж старого знакомого электрического разъема BNC.

Разъемы всех типов их изготовители снабжают простой пошаговой инструкцией по монтажу на оптоволоконный кабель.

Среди многих людей распространено предубеждение о трудностях установки разъемов на оптоволоконные кабели, поскольку они слышали «о сложном процессе скола и полировки стеклянного волокна». Когда им показывают, что этот «сложный процесс» выполняется с помощью очень простого приспособления и занимает меньше минуты, то окутывающая его «тайна» мгновенно улетучивается. Фактически, сборка оптического разъема ST - не более трудная задача, чем монтаж старого знакомого электрического разъема BNC. После обучения, которое занимает от 30 минут до часа, наибольшее время при установке оптических разъемов расходуется на ожидание затвердевания эпоксидной смолы. Тем не менее предубеждение остается широко распространенным, и для таких потребителей некоторые фирмы выпускают оптические разъемы так называемого быстрого монтажа. Они устанавливаются на кабели с помощью разнообразных механических зажимных систем, клеевых расплавов, быстросохнущих клеев (а иногда и вообще без химических клеящих составов). Некоторые из этих разъемов даже поставляются с заранее отполированным отрезком оптоволокна, вставленного в штифт, что вообще позволяет исключить процедуру окончательной обработки. Хотя установка этих разъемов действительно чуть более проста, никому не следует бояться и стандартного метода монтажа с использованием эпоксидной смолы и полировкой торца световода. На рис. 6 показана последовательность установки типового разъема ST на оптоволоконный кабель.

Рис. 6. Этапы монтажа разъема ST на оптоволоконный кабель

Также распространены оптические разъемы SMA, SC и FCPC. Все они подобны в смысле использования штифта, прецизионно совмещаемого с таким же штифтом в ответной части разъема, а отличаются только конструкцией механического соединения. Разъемы всех типов их изготовители снабжают простой пошаговой инструкцией по монтажу на оптоволоконный кабель.

Оптические коннекторы применяются при оконцовке оптических волокон для их стыковки с пассивным или активным телекоммуникационным оборудованием.

Сегодня на рынке представлено большое количество специализированных оптических коннекторов. В телекоммуникациях и сетях кабельного телевидения наибольшее распространение получили коннекторы типов SC, FC, ST, имеющие стандартные размеры и миниатюрные LC. Оптические коннекторы могут соединять как одно, так и несколько волокон.

Оптический коннектор состоит из корпуса, внутри которого расположен наконечник (феррула) с прецизионным продольным концентрическим каналом. Диаметр канала зависит от того, какое оптическое волокно будет использоваться - одномодовое или многомодовое. Для одномодового волокна диаметр канала феррулы равен 125,5-127 мкм, для многомодового 127-130 мкм. Наиболее распространенный внешний диаметр феррул - 2,5 мм, но в оптических коннекторах с малым форм-фактором используются феррулы диаметром 1,25 мм. Стандартно в качестве материала феррул используется диоксид циркония.

Феррула соединяется с оптическим волокном: волокно без оболочки вставляется в канал наконечника и фиксируется, выступающий конец волокна скалывается параллельно с поверхностью торца ферула, сам торец ферула полируется. Далее феррула с волокном совмещается с корпусом разъема. После соединения волокна и феррулы, сборка тестируется на наличие дефектов (на микроскопе или интерферометре). Для одномодового волокна точность выравнивания волокна в ферруле должна быть выше, чем 0,5 мкм, угловое отклонение не более 5 гр., а возвратные потери не менее 40 дБ.

Существует несколько наиболее часто используемых типов коннекторов, каждый из которых требует своего метода сборки. Но минимум два шага этих методов являются общими для всех типов.

1) Волокно закрепляется в оптическом коннекторе с помощью эпоксидной смолы. Этот процесс важен с точки зрения обеспечения надежности соединения. Эпоксидная смола предотвращает движение оптического волокна, что позволяет производить равномерную полировку торцов феррулы и оптического волокна.

2) Торец феррулы полируется для обеспечения наиболее плотного соединения коннекторов. Это необходимо для того, чтобы снизить в точке соединения коннекторов вносимое в линию затухание и обратное отражение.

Существует несколько типов полировки

• РС (Physically Contact)
• UPC (Ultra Physically Contact)
• APC (Angled Physically Contact)
• SPS (Super Physically Contact)

В случае полировки UPC плоскость торца феррулы перпендикулярна оптическому волноводу волокна, при APC - наклонена под углом 8°.

В телекоммуникациях стандартно используются оптические коннекторы с полировкой UPC, обозначаемые синим цветом, реже - APC, обозначаемые зеленым цветом. Оптические коннекторы с полировкой APC не совместимы с другими типами коннекторов, они нашли широкое применение в сетях кабельного телевидения.

Выбор метода полировки зависит от материала наконечника. Если материал наконечника очень твердый, например керамика, то, как правило, наконечник закруглен в районе торцевого конца, и на него ссылаются как на предварительно закругленный. Мягкие материалы наконечника, такие, как композитные термопластики или стеклокерамика, могут полироваться плоско. Эти материалы интенсивно используются, так как изнашиваются примерно с такой же скоростью, что и оптоволокно, и поддерживают высокое качество физического контакта.

Торцевые концы волокна закругляются, для того, чтобы свет не отражался непосредственно назад к источнику (угол отражения равен углу падения). В случае закругления торца, отражение происходит назад под углом и рассеивается, а волокна соприкасаются наиболее выступающими точками, приходящимися на среднюю часть светонесущей сердцевины волокна. Таким образом, воздушный зазор исключен.

Обратное отражение может быть снижено еще больше, если использовать угловой физический контакт APC (Angled Physically Contact). Угловой контакт отражает свет в оболочку волокна, а не в сердцевину.

Возвратные потери оптического коннектора должны быть, как уже говорилось, не меньше 40 дБ.

Еще одна важная характеристика оптического коннектора - количество циклов соединения. Оно определяется числом соединений/разъединений, начиная с которого характеристики коннектора начнут ухудшаться. Это число, как показывает опыт, колеблется от 200 до 600 соединений. В конце жизненного цикла потери на коннекторе не должны увеличиваться более чем на 0,2 дБ.

Требования, предъявляемые к коннекторам:

• Малые вносимые потери
• Малое обратное отражение
• Устойчивость к внешним механическим, климатическим и другим воздействиям
• Высокая надежность и простота конструкции, незначительное ухудшение параметров после многократных повторных соединений

Типы оптических коннекторов

Коннекторы ST были разработаны в середине 80-х годов. Удачная конструкция этих коннекторов обусловила появление на рынке большого числа их аналогов. В настоящее время коннекторы ST получили широкое распространение в оптических подсистемах локальных сетей. Керамический наконечник диаметром 2,5 мм, с выпуклой торцевой поверхностью диаметром 2 мм обеспечивает физический контакт стыкуемых световодов. Для защиты торца волокна от повреждений при прокручивании в момент установки применяется боковой ключ, входящий в паз розетки, вилка на розетке фиксируется байонетным замком.

Коннекторы ST просты и надежны в эксплуатации, легко устанавливаются, относительно недороги. Однако, простота конструкции имеет и отрицательные стороны: чувствительность к резким усилиям, прилагаемым к кабелю, а также к значительным вибрационным и ударным нагрузкам, ведь наконечник представляет собой единый узел с корпусом и хвостовиком. Этот недостаток ограничивает применение подобного типа коннекторов на подвижных объектах. Детали коннекторов ST обычно изготавливаются из цинкового сплава с никелированием, реже из пластмассы.

При сборке коннекторов арамидные нити упрочняющей оплетки кабеля укладываются на поверхность задней части корпуса, после чего надвигается и обжимается металлическая гильза. Такая конструкция позволяет в значительной мере снизить вероятность обрыва волокна при выдергивании коннектора. Для дополнительного увеличения механической прочности соединительных шнуров в коннекторах ряда производителей предусматривается обжим на задней части корпуса не только арамидных нитей, но и внешней оболочки миникабеля.

В настоящее время ST-коннектор заменяется на более прогрессивный FC-коннектор.

Этот тип коннектора широко применяется как для одномодового, так и для многомодового волокна. SC-коннектор относится к классу коннекторов общего пользования и применяется как в сетях с большой длиной секций, так и в локальных сетях. В устройстве используется механизм сочленения "push-pull".

Коннектор SC базового типа состоит из сборки (вилки), содержащей наконечник, вставленной в корпус разъема, центрирующую наконечник. Оптический SC-коннектор может объединяться в модуль, состоящий из нескольких разъемов. В этом случае модуль может использоваться для дуплексного соединения (одно волокно которого используется для передачи в прямом, а другое в обратном направлениях). Коннектор имеет ключ, предотвращающий неправильное соединение волокон.

Коннекторы типа FC ориентированы, в основном, на применение в одномодовых линиях дальней связи, специализированных системах и сетях кабельного телевидения. Керамический наконечник диаметром 2,5мм с выпуклой торцевой поверхностью диаметром 2 мм обеспечивает физический контакт стыкуемых световодов. Наконечник изготавливается со строгими допусками на геометрические параметры, что гарантирует низкий уровень потерь и минимум обратных отражений. Для фиксации коннектора FC на розетке используется накидная гайка с резьбой М8 х 0,75. В данной конструкции подпружиненный наконечник жестко не связан с корпусом и хвостовиком, что усложняет и удорожает коннектор, однако такое дополнение окупается повышенной надежностью.

Уровень вносимых потерь коннектора типа FC составляет <0,4 дБ. Они имеют средства для настройки. Ключ настройки позволяет настраивать уровень вносимых потерь до нескольких десятых дБ. После того, как позиция минимальных потерь найдена, ключ может быть зафиксирован.

Коннекторы типа FC устойчивы к воздействию вибраций и ударов, что позволяет применять их на соответствующих сетях, например, непосредственно на подвижных объектах, а также на сооружениях, расположенных вблизи железных дорог.

Миниатюрные LC-коннекторы имеют размеры примерно в два раза меньше, чем обычные варианты SC, FC, ST с диаметром наконечника 1,25 мм, вместо стандартного 2,5 мм. Это позволяет реализовать большую плотность при установке на коммутационной панели и плотную схему установки в стойку.

Коннектор фиксируется с помощью прижимного механизма, исключающего случайное разъединение.

D4-коннектор

Этот тип оптических коннекторов особенно широко используется для одномодового волокна. Он во многих отношениях похож на FC-коннектор, но имеет наконечник меньшего диаметра - 2,0 мм.

FDDI-коннектор

Разъем FDDI спроектирован как двухканальный, использует два керамических наконечника и механизм боковых защелок. Прочный кожух защищает наконечники от случайных повреждений, тогда как плавающий стык обеспечивает ему плотное сочленение без усилий. Уровень вносимых потерь составляет порядка 0,3 дБ для одномодового волокна и порядка 0,5 дБ для многомодового. FDDI - технология локальных сетей, используемая для пакетной передачи данных со скоростью 100 Мбит/с в соответствии со стандартом ANSI.

Оптический разъем Е-2000 и F-3000

Разъемы Е-2000 представляют из себя достаточно сложную конструкцию. Для разъединения разъема требуется специальный ключ, поэтому вероятность случайного разъединения разъема Е-2000 сводится к нулю. После разъединения коннектора, отверстие закрывают специальные шторки. Данные разъемы отличает большое количество циклов соединений - до 2000.

Оптические разъемы F-3000 являются усовершенствованной версией разъема Е-2000. Отличие заключается в диаметре ферула - 1,25 мм (у F-3000) и в материале шторок, у F-3000 они металлические.

Существует еще большое количество типов оптических разъемов - HDSC, FJ, SC-Compact, MU, SCDC, SCQC, Mini-MT, MT-RJ, Mini-MPO, Optoclip II, VF-45 и прочие. Эти разъемы имеют узкое прикладное назначение и в настоящее время не получили широкого применения.

Оптические разъемы (коннекторы) применяются при оконечивании оптических волокон для их стыковки с пассивным или активным телекоммуникационным оборудованием.

На сегодняшний день представлено большое количество специализированных оптических коннекторов. Наибольшее распространение получили оптические разъемы типов SC , FC , ST , имеющие стандартные размеры и миниатюрные LC . Принцип работы у них одинаковый, различны только способы фиксации или тип крепления к гнезду.

Оптический разъем ST типа имеет наконечник диаметром 2,5мм с выпуклой торцевой поверхностью. Фиксация вилки на розетке выполняется подпружиненным байонетным элементом, поворачивающимся на ¼ оборота. Направляющие оправы сцепляясь с упорами ST-розетки при вращении вдавливают конструкцию в гнездо. Пружинный элемент обеспечивает необходимое прижатие.

Оптический разъем типа SC типа самый популярный среди разъемов с прямоугольным поперечным сечением. Фиксация осуществляется за счет защелки с фиксатором по принципу «push-pull». Линейное движении при подключении и отключении делает этот разъем особенно для применения в 19-дюймовых полках, так как позволяет увеличить плотность портов за счет сближения розеток. Защелка открывается только при вытягивании за корпус, что увеличивает эксплуатационную надежность. Оптический SC-коннектор может объединяться в модуль, состоящий из нескольких разъемов Duplex.

Оптический разъем типа FC фиксируется резьбовым соединением. ориентированы , в основном, на применение в одномодовых линиях дальней связи, специализированных системах и сетях кабельного телевидения. Конструкция разъема обеспечивает надежную защиту керамического наконечника от загрязнений, а применение для фиксации накидной гайки дает большую герметичность зоны соединения и надежность соединения при воздействии вибраций.

Миниатюрные оптические разъемы типа LC имеют размеры примерно в два раза меньше, чем обычные варианты SC, FC, ST с диаметром наконечника 1,25 мм, вместо стандартного 2,5 мм. Это позволяет реализовать большую плотность при установке на коммутационной панели и плотную схему установки в стойку. Коннектор фиксируется с помощью прижимного механизма.

Также мы рады предложить вам разъемы различающиеся по способу установки:

Один из самых простых методов по установке разъемов на волокно - клеевой. Для фиксации волокна в сердечнике разъема в этом методе применяется эпоксидная смола.

Быстрый коннектор, позволяет легко и быстро произвести оконцовку оптических кабелей. В магазине Вы можете найти все необходимое для монтажа быстрого коннектора.

Они предназначены для быстрого оконечивания оптических кабелей по уникальной технологии «Splice-On» с помощью сварочного аппарата Ilsintech Swift F1.

Самыми главными врагами оптических разъемов, препятствующими высокоскоростной передаче данных являются грязь, пыль и другие загрязняющие вещества.

Часто у знакомых системных администраторов, не сталкивавшихся раньше с оптическим волокном, возникают вопросы, как и какое оборудование необходимо для организации соединения. Немного почитав, становится понятно, что нужен оптический трансивер. В этой обзорной статье я напишу основные характеристики оптических модулей для приема/передачи информации, расскажу основные моменты, связанные с их использованием, и приложу много наглядных изображений с ними. Осторожно, под катом много трафика, делал кучу своих собственных фотографий.

Что и зачем

Вот об этих маленьких электронных штуковинах дальше и пойдет речь.

Виды оптических модулей

Различные формфакторы

GBIC

SFP

SFP+

XFP

XENPAK

X2

Но если кому интересно, вот можно посмотреть больше картинок и возможностей этого разъема.

Да, я не затрагивал относительно новые формфакторы (QSFP, QSFP+, CFP). На текущий момент они еще не очень распространены.

Различные стандарты

• 100Base-LX - 100 мегабит по волокну на 10км
• 100Base-T - 100 мегабит по меди на 100 м
• 1000Base-LX - 1000 мегабит по волокну на 10 км
• 1000Base-T - 1000 мегабит по меди на 100 м
• 1000Base-ZX - 1000 мегабит по одномодовому волокну на 70 км
• 10GBase-LR - 10GE по одномодовому волокну на 10 км
• 10GBase-ER - 10GE по одномодовому волокну на 40 км

С использованием спектрального уплотнения

WDM

В большинстве случаев предпочтительнее использовать WDM-модули для малых расстояний. Их цена не очень большая (по 1 тыс рублей за модуль против 500 рублей за обычный). Причина - вы экономите целое волокно, на нем можно будет потом еще один такой же канал прогнать. Хотя конечно есть и другие способы экономии волокон.

CWDM

Как можно заметить, дужки у всех разные. В зависимости от длины волны модуль имеет свою раскраску. К сожалению, у всех производителей они разные.

Здесь появляется понятие оптический бюджет . Правда его расчет выходит за рамки этой статьи. В кратце, чем больше доступных портов, тем больше вы сможете смультиплексировать каналов, тем больше будет затухание. Кроме того, различные длины волн дают различные затухания на 1 километр передаваемого сигнала. А еще нужно учитывать тип волокна…

Можно много писать о методиках подбора таких модулей, о пересечении длин волн, о нежелательных длинах, о ADD/DROP-модулях. Но это отдельная тема.

Разъемы

Немного о патчкордах

Оптические патчкорды, они же оптические шнуры. Нас будут интересовать следующие характеристики: дуплекс/симплекс (количество волокон), полировка (сейчас это UPC-синие или APC-зеленые), разъем (SC, LC, FC), многомодовость и длина. Конечно, важна еще и толщина сердцевины волокна, но сейчас на многомодовые обычные шнуры используют стандартную толщину. Снизу я представил изображение с различными видами концов патчкордов.

В основном вы будете встречать следующее обозначение шнуров - ШО-2SM-SC/UPC-SC/UPC-3.0 . Это расшифровывается следующим образом: Шнур Оптический Дуплексный Одномодовый (Single-Mode) с разъемами SC и полировкой UPC с одной стороны и SC-UPC с другой длиной 3.0 метра. Соответственно, например, ШО-SM-LC/APC-SC/APC-15.0 - одномодовый дуплексный шнур с разъемами LC-LC и гравировкой APC длиной 15 метров.

Неоторые особенности

Не стоит забывать, что в оптические модули встроены лазеры, и с ними необходимо соблюдать некоторую технику безопасности. Конечно в большинстве случаев никакой угрозы они не предоставляют в силу слабой мощности, но бывали случаи, дальнобойные мощные 10GE модули могут вполне выжечь сетчатку глаза или оставить ожог, если использовать палец в качестве аттюниатора.

Современные оптические модули имеют функцию DDM (Digital Diagnostics Monitoring) - в них встроен ряд сенсоров, через которые можно определить текущее значение некоторых параметров. Смотрится это через интерфейс оборудования, в которое установлен модуль. Самые важные параметры для вас - текущие принимаемая мощность и температура.

Ряд производителей сетевого оборудования запрещают использовать сторонние модули в их оборудовании. По крайней мере раньше Cisco не давала их запускать, они в ней просто не работали. Сейчас же в узких кругах известны