Волоконная оптика в компьютерных сетях

Оптические соединители не совсем похожи на электрические. Если медные провода можно соединить простой скруткой или пайкой, то с оптическими волокнами такой фокус не пройдет. Даже микроскопическая песчинка может привести к неработоспособности оптической линии связи. Для соединения волокон существуют специальные прецизионные технологические приемы.

Различные компоненты волоконно-оптической системы должны быть надежно соединены между собой, чтобы обеспечить передачу информации с минимальными потерями.

Существуют два типа соединения: сварное и механическое.

Сварное соединение получают с помощью сварочного аппарата путем разогрева волокон электрическим разрядом и последующего их сплавления. Центрирование волокон в сварочных аппаратах производится либо автоматически, либо ручным способом под микроскопом. Более дешевый ручной метод центрирования требует высокого качества геометрии волокна для обеспечения приемлемых характеристик сварного соединения. Этот метод требует от инсталлятора большого мастерства и опыта работы.

В Беларуси получили распространение автоматические сварочные аппараты фирм Fujikura, Sumitomo, Siemens, Элетех. Наряду с приборами высокого класса эксплуатируются и явно устаревшие, не позволяющие получать качественное соединение, например, музейный экспонат - ручной сварочный аппарат КСС-111 (производился в СССР во времена Хрущева).

Для получения качественного сварного соединения необходимо, чтобы стыкуемые волокна имели перпендикулярные торцы (допускается погрешность до 1 градуса). Высокую точность скола волокон в этом случае обеспечивает специальное устройство - скалыватель волокна. Замечена закономерность: чем дешевле оптический скалыватель, тем хуже качество сварки (из-за менее качественного скола). Наилучшие скалыватели обеспечивают погрешность в перпендикулярности скола менее 0,5 градуса. Особенно важны малые вносимые потери в сварном соединении при построении протяженных оптических магистралей.

Механическое соединение получают, используя специальные соединители. Соединители подразделяются на неразъемные и разъемные.

Неразъемные механические соединители - сплайсы - незаменимы в случаях, когда необходимо восстановить поврежденное волокно, не прибегая к сварке. Часто сплайсы применяются в небольших оптических линиях, когда экономически невыгодно проводить небольшой объем сварочных работ. Механический сплайс прост в использовании и относительно недорог (8-10$). Для его установки необходим минимальный набор инструмента, в том числе скалыватель волокна (такой же, как и при сварке). Существуют сплайсы, позволяющие производить многократное (10-20 раз) переподключение волокон (например, производства фирмы AMP).

Из разъемных механических соединителей в настоящее время широко используются соединители SC, ST, FC и MIC типов. Мы не будем подробно описывать эти соединители. При желании Вы можете ознакомиться с ними на любой из фирм, занимающихся волоконной оптикой, в том числе и на нашей.

Соединитель SC считается самым перспективным и очень широко применяется в ВОЛС. Прямоугольная форма с малыми размерами и защелка с фиксатором обеспечивают простое подключение и высокую концентрацию соединителей на оптических панелях.

Соединитель ST появился раньше, чем SC. Имеет круглое поперечное сечение с подпружиненным наконечником и использует байонетный способ фиксации с ключом. Его основная область применения - сети передачи данных, в особенности локальные сети.

Резьбовой соединитель FC используется с одномодовым волокном. Закручивание гайки при подключении делает его менее удобным, чем SC, и не позволяет ему иметь дуплексный вариант. Соединитель FC широко используется в системах телефонной связи, ИКМ-оборудовании, кабельном телевидении и т.д.

Полярный дуплексный соединитель MIC был разработан специально для сети FDDI. Ключ, являющийся неизменным атрибутом соединителя MIC, задает не только нужную полярность подключения, но и тип порта.

Вышеперечисленные типы соединителей являются симметричными конструкциями. Для организации соединения требуется три элемента: два соединителя и переходная розетка. Переходная розетка снабжается центрирующим элементом, обеспечивающим точность при подключении соединителей.

К разъемным соединениям предъявляются следующие требования: малые вносимые потери, малое обратное отражение, устойчивость к внешним механическим, климатическим и другим воздействиям, высокая надежность и простота конструкции, незначительное ухудшение характеристик после многократных повторных соединений. Большинство соединителей допускают 500...1000 переподключений без заметного ухудшения качества соединений.

Вносимые разъемным соединением потери подразделяются на внутренние и внешние. Внутренние потери невозможно проконтролировать при заделке волокна в соединитель. На них влияет технология производства волокна, а не конструкция соединителя. Они определяются вариацией диаметров сердцевин, показателей преломления, числовых апертур, концентричностей сердцевины у волокон с двух сторон и т.д. Внешние потери являются следствием несовершенства как самой конструкции соединителя, так и процесса сборки оптического шнура. Обычно суммарные потери в соединителе составляют 0,2...0,4 дБ.

Обратное отражение является вторым по значимости фактором после вносимых потерь. Оно оказывает существенное влияние в оптических линиях широкополосной цифровой передачи, широкополосной аналоговой передачи или в магистральных линиях с большим числом разъемных соединений. Рабочие характеристики соединителей зависят как от качества применяемых компонентов, так и от соблюдения технологии производства (машинная шлифовка, оптимальный выбор абразивных поверхностей, обеспечение необходимого температурного режима при сушке и т.д.). Только в случае строгого выполнения всех производственных нормативов можно ожидать нормальную работу соединителей.

В таблице приведены типовые значения затухания и возвратных потерь, а также ориентировочная стоимость работ в Республике Беларусь для различных методов соединения волокон.

Дмитрий СОКОЛОВСКИЙ,
ведущий специалист фирмы "Сетевые Системы"

По вопросам построения компьютерных сетей, волоконно-оптических линий связи, приобретения волоконно-оптических компонентов, активного и пассивного оборудования обращайтесь по телефону 236-56-98.