Оптичко слабљењеостаје једна од мање гламурозних, али апсолутно критичних функција у системима оптичких влакана. Када се ризикује прекорачење прагова осетљивости пријемника-или када буџети снаге везе захтевају прецизну калибрацију-пригушивачи ступају на снагу. Основна подела између пасивних и активних варијанти одражава дубљу инжињерску трговину-која обликује одлуке о дизајну мреже у телекомуникацијама, центрима података и тестним окружењима.
Пасивни приступ: једноставност као снага
Пасивни пригушивачи раде без електричне енергије. Тачка. Ова јединствена карактеристика прелива се у скоро све остало у вези са њима.
Овде је физика једноставна. Или апсорбујете фотоне (филтери од допираног стакла или метала-), стварате ваздушни јаз између крајева влакана или намерно погрешно поравнате оптичку путању. Гап{3}}пригушивачи буквално уводе контролисано раздвајање-светлости које се дивергира у том простору, а само део се враћа назад у пријемно влакно. Допиране варијанте раде другачије; јони уграђени у стаклену матрицу претварају оптичку енергију у топлоту. Ниједан приступ не захтева спољну интервенцију када се једном инсталира.
Фиксни пригушивачи доминирају применом на терену. Инлине атенуатор од 10 дБ кошта можда петнаест долара, инсталира се за неколико секунди и вероватно ће наџивети опрему коју повезује. Уобичајене вредности-3дБ, 5дБ, 7дБ, 10дБ, 15дБ, 20дБ покривају већину сценарија. Стилови конектора одражавају ширу индустрију: ЛЦ и СЦ за модерне инсталације, ФЦ за застарела и тестна подешавања, повремено АПЦ варијанте када су повратни губици важни.
Променљиви оптички атенуатори (ВОА) у пасивном облику користе механичко подешавање. Окрените точкић, померите неутрални-филтер густине, промените размак. Они коштају од 50 до неколико стотина долара у зависности од опсега слабљења и прецизности. Добри имају тачност од ±0,5 дБ. Јефтини... немојте.
Температурна стабилност варира међу произвођачима. Спецификације могу захтевати 0,02 дБ/степен, али видео сам да се јединице знатно више померају у отвореним кућиштима током летњих месеци. Дизајн-типова зазора има тенденцију да буде температурно-стабилнији од оних заснованих на апсорпцији{5}}, мада то није универзално тачно.
Губитак поврата се занемарује све док не изазове проблеме. Стандардна УПЦ завршна обрада даје вам можда 50дБ повратни губитак. АПЦ прелази 60 дБ. За ДВДМ системе или аналогне видео везе, та разлика је од огромног значаја. За основну етернет везу, вероватно не.
Активно слабљење: када мреже треба да размишљају
Активни ВОА представљају фундаментално другачију инжењерску филозофију. Ови уређаји електронски модулишу оптичку снагу, омогућавајући даљинско управљање, аутоматизоване повратне везе и интеграцију са системима за управљање мрежом.
Технолошки пејзаж се овде значајно дели:
ВОА засновани на МЕМС{0}}имакористите микроскопска огледала-обично силиконска-која се нагињу под електростатичком силом. Променом угла огледала подешава се колико се светлости спаја између улазних и излазних влакана. Времена одговора се крећу око 1-10 милисекунди. Они доминирају у телекомуникацијским апликацијама где је поузданост битна и захтеви за брзином нису екстремни.
Пригушивачи од течних кристалаполаризовати долазећу светлост, а затим ротирати то поларизационо стање променљивим напоном на ЛЦ ћелији. Низводни поларизатор блокира више или мање светлости у зависности од оријентације. Спорије од МЕМС-а-Типично од 10 до 100 милисекунди – али механички једноставније. Нема покретних делова који би се истрошили.
Термо{0}}оптички дизајнискористити промене индекса преламања са температуром. Загрејте део таласовода, промените спрегу режима, подесите слабљење. Они се прелепо интегришу у планарна светлосна кола (ПЛЦ) за компактна више{2}}канална решења.
Електро{0}}оптички модулаторина бази литијум ниобата може да постигне одзив испод-микросекунде. Скупи и гладни{2}}и енергије, али ништа друго их не дира у брзини.
Провео сам доста времена са МЕМС јединицама више произвођача. Разлике у перформансама између 400модулеанд400модулеанд1,200 често се своде на контролну електронику, а не на сам оптички мотор. Бољи ДАЦ-ови, чвршће повратне спреге, софистициранији алгоритми температурне компензације. Скупе јединице одржавају тачност од ±0,1 дБ у свом радном опсегу; буџетске опције би могле да управљају ±0,3дБ у добром дану.
Где је ово практично важно
ДВДМ системи представљају најјаснији случај употребе за активно слабљење. Четрдесет, осамдесет, чак деведесет-шест канала таласне дужине који се шире истовремено-треба да сваки стигне до пријемника са приближно еквивалентном снагом. Толеранције производње у ласерским изворима, мале варијације у губитку влакана на таласним дужинама, повећање нагиба у ЕДФА... све се заверава ка дивергенцији снаге канала-до-канала. ВОА на РОАДМ чворовима то динамички изједначава.
Контролне шеме постају софистициране. Монитори оптичког канала мере нивое снаге по-таласној дужини; да се подаци уносе у алгоритме који одређују задате вредности ВОА; систем се континуирано прилагођава како се саобраћајни обрасци мењају или компоненте старе. Нико ово не ради ручно.
Апликације центара података теже једноставнијим имплементацијама. Кратки домети значе мање акумулиране дисперзије и варијације губитака. Али заштита примопредајника остаје релевантна-укључивањем једне-оптике велике снаге у једномодну{4}}оптику преко неисправне закрпе детектор би спржио без одговарајућег слабљења.
Тестирање и мерење су подељени у оба смера. Аутоматизовани системи за тестирање-производне линије које карактеришу примопредајнике, на пример-захтевају програмабилно слабљење у хиљадама циклуса дневно. Активни ВОА се интегришу преко ГПИБ-а, УСБ-а или етернета. Лабораторијска окружења могу користити било које; зависи да ли неко жели програмски да смањи слабљење или само повремено треба да смањи снагу.
Бројеви до којих је људима стало
Губитак уметања за пасивне фиксне пригушиваче је занемарљив изнад предвиђеног слабљења-можда 0,3 дБ вишка. Механички ВОА додају нешто више због својих механизама подешавања. Активне јединице варирају; МЕМС дизајни обично показују губитак уметања од 1-3дБ при минималној поставци слабљења.
Управљање напајањем више ограничава пасивне уређаје него активне, уопштено говорећи. Већина пасивних пригушивача даје максималан улаз око 300-500мВ. Надмашите ово са допираним-типовима стакла и термичко оштећење постаје могуће. Апликације велике снаге захтевају специјалне јединице оцењене за 1В или више.
Губитак зависан од поларизације (ПДЛ) више мучи активне технологије него пасивне. МЕМС огледала инхерентно не разликују поларизациона стања, али свака мала асиметрија на оптичкој путањи ствара ПДЛ. Уређаји са течним кристалима-основани на поларизацији-базирани-захтевају пажљив дизајн да би се ово свело на минимум. Спецификације могу показати 0,1-0,3дБ ПДЛ; јединице у стварном свету под температурним стресом понекад превазилазе ово.
Губитак{0}}зависни од таласне дужине (ВДЛ) је важан за широкопојасне апликације. Пасивни пригушивач оптимизован за Ц-опсег може лоше да ради на таласним дужинама О-опсега. Активни уређаји се суочавају са сличним ограничењима, иако софистицирани дизајни управљају релативно равним одзивом на 1260-1620 нм.
Реалност трошкова
Бићу искрен овде. Пасивни фиксни пригушивачи у суштини не коштају ништа на скали. Обим цена пада испод пет долара по јединици за стандардне конфигурације. Чак и "премиум" верзије са строгом толеранцијом ретко прелазе педесет долара.
Пасивни механички ВОА заузимају средње место: 100-400 долара за квалитетне јединице са разумним опсегом слабљења и прецизношћу.
Активни ВОА почињу около 300 за основне моделе и брзо се пење. Јединице са пуним функцијама са мрежним интерфејсима, широким опсегом слабљења, ниским ПДЛ-ом и брзим одговором, лако досегнути 300 форба сицмоделсандбрзо пење.Јединице са пуним функцијама са мрежним интерфејсима, широким опсегом слабљења, ниским ПДЛ-ом и брзим одзивом лако достижу 1.500-2.000. Интегрисана више{8}}канална решења за РОАДМ апликације – у том тренутку говоримо о ценама специјализоване опреме.
Доживотни трошкови донекле померају ову рачуницу. Пасивни уређаји у суштини никада не отказују без физичког оштећења. Активне јединице садрже електронику, актуаторе, фирмвер-све могуће начине квара. МТБФ спецификације од око 200.000-500.000 сати звуче импресивно док се не сетите да десетогодишња примена обухвата око 87.000 сати. Не опстаје свака јединица.
Неколико ствари које вреди знати
Чишћење завршних површина влакана пре инсталирања било каквог пригушивача остаје апсурдно важно и апсурдно занемарено. Контаминација на интерфејсима конектора додаје непредвидиве губитке и смањује повратне губитке. Чистачи са једним-кликом коштају пет долара по чишћењу, отприлике-јефтино осигурање.
Документација о следљивости је важна ако радите било шта што је регулисано. За тестне апликације постоје калибрисани пригушивачи са НИСТ-сертификатима који се могу пратити; коштају више и захтевају периодичну поновну сертификацију.
Кондиционирање режима се повремено укршта са захтевима за слабљење. Покретање једног-режима у вишемодно влакно понекад користи офсет каблове или каблове за{2}}кондиционирање режима који пригушују одређене групе режима. Различити проблем, понекад се меша са правим слабљењем.
Тржиште наставља да се развија ка интеграцији. Самостални пригушивачи не нестају, али се више функционалности консолидује у модуле-ВОА комбиноване са оптичким прекидачима, интегрисане у линијске картице, уграђене у склопове примопредајника. Силицијумске фотоничке платформе сада укључују-елементе за слабљење на чипу за кохерентне дизајне примопредајника.
Бирање између њих
За статичке везе којима је потребно фиксно смањење снаге: пасивни пригушивачи, очигледно. Нема разлога да се ово превише компликује.
За пробна подешавања са понављајућим програмским прегледима: активни ВОА се плаћају уштедом времена.
За производне мреже које захтевају динамичко прилагођавање: активна решења, са специфичним избором технологије у зависности од захтева брзине и буџета.
За примену на терену на удаљеним локацијама без поузданог напајања: пасивна победа подразумевано.
Хибридни приступ-пасивни фиксни пригушивачи за масовно пригушење плус активни ВОА за фино подешавање-повремено има економског смисла. Користите јефтин фиксни пригушивач од 20 дБ да бисте се приближили, пустите активну јединицу ограниченог{4}}ограниченог опсега да прецизно обради преосталих 0-10 дБ.
Изван ових смерница доминира контекст. Архитектура мреже, оперативна филозофија, постојећи системи управљања, познавање особља, односи са добављачима-све утичу на одлуке у стварном{2}}свету. Технички оптималан избор није увек практично оптималан.
