Wybór odpowiedniego rodzaju polerowania złączek optycznych ma kluczowe znaczenie przy planowaniu sieci i nie powinien być przypadkowy.
Na początek przyjrzyjmy się budowie samego włókna światłowodowego.
Światłowód zbudowany jest ze specjalnego rodzaju szkła kwarcowego. Główną jego częścią jest rdzeń, okryty płaszczem i warstwą ochronną. Działanie światłowodu polega na użyciu dwóch materiałów przewodzących światło o różnych współczynnikach załamania. Współczynnik załamania w rdzeniu jest nieco wyższy niż w płaszczu.
Łączenie światłowodów odbywa się na dwa podstawowe sposoby: za pomocą złączek mechanicznych lub za pomocą spawarki światłowodowej. Działanie prawie wszystkich używanych obecnie złączy światłowodowych oparte jest na tej samej zasadzie, czyli na mocowaniu włókna w precyzyjnie wywierconym otworze cylindrycznej ferruli. Połączenie realizowane jest przez centrowanie ferrul obu złączek w tulei gniazda światłowodowego. Istnieją różne rozwiązania mocowań, wśród nich gwintowane, bagnetowe i wsuwane typu zatrzaskowego. W celu zapewnienia powtarzalności parametrów i niezawodności połączeń wymagana jest idealna centryczność rdzeni włókien w ferrulach. Stawia to ciasne wymagania odnośnie tolerancji wymiarów przy produkcji ferrul.
Budowa złączki światłowodowej
Najpowszechniej stosowane typy złączy światłowodowych, takie jak: LC, SC, ST, FC, E2000, występują w dwóch rodzajach polerowania czoła ferruli: UPC (ang. Ultra Physical Contact) oraz APC (ang. Angled Physical Contact). Rodzaj szlifu jednoznacznie określa kod barwny złączki: niebieski dla PC-UPC, czarny dla FC/PC-UPC, zielony dla APC.
Geometria złączy stykowych skupia się na zagwarantowaniu właściwego kontaktu fizycznego między dwoma włóknami umieszczonymi w ferruli. Powierzchnia sferyczna włókien jest dokładnie polerowana, tak aby łączone powierzchnie stykały się centralnie w tulei osiującej. Wyeliminowanie szczeliny powietrznej uzyskuje się przez delikatny docisk łączonych włókien (włókna uginają się aż do momentu kontaktu tulei). Fizyczny kontakt włókien musi być trwały i utrzymany w czasie niezależnie od zmian: temperatury, nacisków czy wibracji. Właściwy docisk włókien sprężyną złączy zapewnia fizyczny kontakt, niezależnie od zmian otoczenia.
Standardy międzynarodowe precyzują trzy kluczowe wielkości fizyczne pozwalające określić jakość wypolerowanych powierzchni: promień krzywizny (promień sfery uformowanej na wypolerowanej tulei osiującej), wysokość włókna (odległość wystawiania lub podcięcia włókna po wypolerowaniu w stosunku do tulei osiującej) oraz przesunięcie najwyższego szczytu (przesunięcie polerowania i wierzchołka, niecentryczność wierzchołka i polerowania).
Tuleja światłowodu jest odpowiednio polerowana, by poprawić wydajność połączeń włókien światłowodowych realizowanych z udziałem złączek optycznych.
Aby zminimalizować straty, złącza włókna światłowodowego zwykle stykają się powierzchniami czołowymi odpowiednio wypolerowanymi, stosowanymi w technice łączenia stykowego UPC, bądź pod niewielkim kątem w technice łączenia kątowego APC w celu wyeliminowania odbić. Złącza UPC nie są jednak dokładnie płaskie, mają niewielką krzywiznę – dla lepszego wyrównania rdzenia.
Zdjęcie złączki SC/APC oraz SC/PC
Jak ta różnica polerowania wpływa na wydajność?
W złączkach UPC światło odbijane jest prosto w kierunku źródła światła, a ustawiona pod kątem 8 stopni końcówka złącza APC odbija światło do okładziny. Powoduje to pewne różnice w stracie powrotnej, która jest pomiarem światła odbitego wyrażonego jako ujemna wartość dB (im wyższa wartość, tym lepiej). Standardy zalecają, aby tłumienie zwrotne złącza UPC wynosiło -50 dB lub więcej (co odpowiada nominalnemu współczynnikowi odbicia 0,001%), a tłumienie zwrotne złącza APC wynosiło -60 dB lub więcej (co odpowiada nominalnemu współczynnikowi odbicia 0,0001%).
Różnica pomiędzy opisywanymi złączkami:
- w złączu APC światło nie powraca do źródła, lecz jest pochłaniane przez płaszcz włókna;
- w złączu UPC (oraz PC) światło odbija się z powrotem do źródła.
Strata powrotna jest inna niż strata wtrąceniowa, która odnosi się do ilości energii optycznej utraconej przez złącze lub długość kabla. Straty wtrąceniowej używa się do określania budżetów strat. Osiągnięcie niskiej straty wtrąceniowej jest zwykle łatwiejsze dzięki złączom UPC ze względu na mniejsze szczeliny powietrzne niż w przypadku złącza APC. Techniki produkcyjne znacznie się poprawiły, aby uzyskać bardziej precyzyjne kąty na złączach APC i zbliżyć straty wtrąceniowe do tych, jakie mają złącza UPC.
Aplikacje
W światłowodowych systemach teletransmisyjnych o przepływnościach powyżej 600 Mb/s zaleca się stosowanie złącza ze szlifem APC.
Systemy bardziej wrażliwe na straty zwrotne również wymagają stosowania złączek APC. Na przykład systemy pracujące w wyższym zakresie długości fal optycznych powyżej 1500 nm, stosowane m.in. w sygnałach wizyjnych RF, w których odbite światło może niekorzystnie wpływać na sygnał. Właśnie dlatego złącza APC są wybierane w aplikacjach FTTX.
Złącza APC są też powszechnie stosowane w pasywnych sieciach PON, ponieważ wiele z nich wykorzystuje sygnał RF do dostarczania telewizji.
W aplikacjach, w przypadku których ważne są koszty i prostota, a nie wydajność optyczna, stosowane są złącza UPC.
Należy pamiętać, że złącza APC i UPC nie mogą i nie powinny być ze sobą łączone! Nie tylko z powodu słabszej wydajności (straty mogą sięgać nawet 10 dB) z uwagi na niestykanie się rdzeni światłowodów, ale również z powodu niebezpieczeństwa zniszczenia obu złączy.
Przy wyborze rodzaju złącza warto zwrócić uwagę na fakt, że złącza o wyższej wydajności oferują oszczędności tak cennych dla nas dB, dlatego dla aplikacji wymagających precyzyjnej sygnalizacji światłowodowej APC powinno być na pierwszym miejscu, natomiast mniej czułe systemy będą działały równie dobrze przy użyciu UPC.
To konkretna potrzeba powinna wpływać na to, czy wybierzemy UPC czy APC.
Nie chcesz przegapić kolejnych artykułów Zapisz się do newslettera lub polub nas na:
FACEBOOKU
