Предназначение
Компания SENKO предлагает соединители (коннекторы) для различных сценариев использования волоконно-оптических линий связи (ВОЛС). Производитель использует только высококачественные компоненты, поэтому все коннекторы SENKO соответствуют требованиям стандартов IEC, TIA/EIA и GR-326.
Для чего нужны оптоволоконные разъёмы? Эти компоненты предназначены для установки на волокна волоконнооптических кабелей (терминации) для последующего соединения между собой. Каждое волоконнооптическое соединение оценивается по двум параметрам: вносимые потери (Insertion Loss) и потери на отражение, или возвратные потери (Reflection Loss/Return Loss).
Коннектор более высокого качества будет терять меньше света из-за смещения сердцевин волокон относительно друг друга в месте соединения волоконнооптических кабелей. Учитывая невысокую стоимость и простую технологию установки, оптические разъемы всегда пользуются спросом. Именно поэтому на рынке присутствуют десятки волоконнооптических разъемов, сертифицированных по различным стандартам, но лишь немногие из них предлагают высокое качество.
Один из ярких примеров – коннектор SENKO LC Unibody Premium, оснащенный наконечником со сверхнизким уровнем потерь, который соответствует требованиям стандарта IEC 61753-1 (описан ниже). В этом материале мы объясняем, чем коннекторы SENKO Premium отличаются от других предложений.
Обзор
В волоконнооптическом соединении есть два критических параметра:
- вносимые потери – отношение оптической мощности на выходе соединителя к мощности на входе соединителя или затухание сигнала на соединении, измеряются в дБ.
- возвратные потери (потери на отражение) – отношение сигнала, отраженного обратно от разъема, к прямому сигналу, идущему по волокну в том же соединении, также измеряются в дБ.
В прошлом допустимые значения вносимых потерь на разъемах и в оптоволокне не были такими жесткими, как сегодня. Чтобы свести к минимуму оптические потери, обычно использовался метод под названием Tuning («Настройка»). Согласно его описанию, вносимые потери можно снизить, сдвинув сердцевину волокна в оптимальное положение. Общее поперечное смещение между сердечниками соединяемых волокон можно уменьшить, сдвигая феррулы вдоль плоскости соприкосновения так, чтобы смещение сердцевин волокна в каждой ферруле друг относительно друга стало минимальным (метод также известен как «ошибка концентричности»). По сравнению с произвольным положением сердцевины это позволит уменьшить оптические потери.
Данный способ эффективен только в том случае, если можно настроить оба коннектора. В случае соединения настроенного коннектора с обычным снизить величину потерь не выйдет.
От каких аспектов зависит успех в достижении низких показателей вносимых потерь? Тут сразу стоит пояснить, что разъемы должны быть чистыми, без посторонних частиц и дефектов.
К наиболее критическим аспектам относятся:
- Диаметр отверстия феррулы. Феррула выступает наиболее важным компонентом оптоволоконного коннектора, который отвечает за значения оптических потерь. Для минимальных вносимых потерь следует использовать самый малый доступный диаметр отверстия феррулы. Например, если типичные значения наружного диаметра (OD) одномодового оптоволокна составляют от 124,5 мкм до 124,9 мкм, желательный внутренний диаметр (ID) феррулы должен составлять от 125 мкм до 125,5 мкм.
- Концентричность отверстия в ферруле. В данном случае это смещение истинного центра отверстия феррулы от ее идеального положения. Отверстие в ферруле должно быть расположено точно по центру. В противном случае волокно не получится правильно выровнять.
- Эксцентриситет отверстия феррулы. Форма отверстия должна быть идеально круглой и располагаться в центре феррулы. Если она хотя бы слегка овальная, то вы имеете дело с другой переменной – концентричностью отверстия феррулы. Овальная форма вместо круглой не будет удерживать оптическое волокно в идеальном положении.
Именно поэтому так важно использовать феррулу с учетом вышеуказанных допустимых отклонений для достижения оптимальной производительности.
Определение классической геометрии в оптоволоконных соединениях показано на рисунке выше. На нём представлены все три фактора, влияющие на смещение истинного положения отверстия феррулы, центрированного по отношению к внешнему диаметру. Это называется ошибкой концентричности.
Проще говоря, концентричность – степень отклонения расположения внутреннего диаметра отверстия феррулы от центра всей окружности. Идеальное состояние – нулевое, то есть боковое смещение отсутствует. Однако на самом деле существует смещение, при котором обычно концентричность одномодовой феррулы поддерживается ниже 1,0 мкм. Для одномодового разъема допустимы вносимые потери по стандарту GR-326 составляют ≤0,4 дБ. При стыковке двух разъемов волокна должны быть выровнены, чтобы свет мог передаваться от одного к другому. Любое боковое смещение (когда одна феррула не концентрична по отношению к другой) приведет к дополнительным оптическим потерям.
В SENKO концентричность отверстия феррулы измеряется как разница между центрами окружностей феррулы и окружностью отверстия для волокна. В этом случае считается, что значение Premium Low Loss составляет ≤0,4 мкм, значение Premium Loss считается равным ≤0,6 мкм, а значение Standard Loss считается ≤1,0 мкм.
Кроме того, нужно учитывать класс Random Mating. При сопряжении коннектора и проверке вносимых потерь в сценарии случайного сопряжения показатель вносимых потерь будет выше по сравнению с измерениями по референсной перемычке (Master Jumper). Такие продукты, как референсная перемычка (или референсный патч-корд) и референсный адаптер (оптическая розетка), должны обеспечивать абсолютно минимальные значения производственных отклонений. Обычно это достигается путем ручного выбора компонентов. Он используется в качестве основы для измерения и определения вносимых потерь тестируемого продукта в соответствии с процедурами тестирования, изложенными в стандартах FOTP-171 и IEC 61300-3-4.
Зачастую многие неправильно принимают показатели вносимых потерь, протестированные с перемычкой, за результат, полученный при соединении коннекторов внутри стоек или любых других полевых установок. При использовании референсных перемычек и адаптеров, измерения происходят с почти идеальным наконечником в почти идеальном адаптере. В реальных условиях есть вероятность, что подключение будет производиться к стандартной перемычке и стандартному адаптеру, которые часто производятся с разным качеством и по менее строгим стандартам. Стоит отметить, что разъем, который имеет гарантированный уровень вносимых потерь 0,5 дБ при использовании с референсной перемычкой, может выдать результат до 1,00 дБ или выше при случайном соединении. Чтобы увидеть четкую разницу между хорошим и плохим коннектором, следует использовать метод случайного сопряжения, определенный IEC.
Критерии вносимых потерь, основанные на случайном сопряжении, описаны в стандарте IEC 61753-1 «Затухание случайно сопрягаемых соединителей». Стандарт определяет минимальное значение вносимых потерь для случайно сопрягаемых разъемов в полевых условиях и классифицирует их по четырем различным типам. Важно отметить, что IEC 61753-1 определяет классы характеристик соединения для одномодовых и многомодовых перемычек в контролируемой среде. Стандарт предлагает четыре оценки для вносимых потерь от A (лучший) до D (худший) и для возвратных потерь – от 1 (лучший) до 4 (худший). Класс «А» официально не ратифицирован документом IEC, но, скорее всего, он будет иметь аналогичные оптические характеристики, указанные в таблице ниже.
Таблица 1
| Attennuation Grade | Attenuation random mated IEC 61300-3-34 | |
| Grade A* | ≤ 0.07 dB mean | ≤ 0.15 dB max. for >97% of samples |
| Grade B | ≤ 0.12 dB mean | ≤ 0.25 dB max. for >97% of samples |
| Grade C | ≤ 0.25 dB mean | ≤ 0.50 dB max. for >97% of samples |
| Grade D | ≤ 0.50 dB mean | ≤ 1.00 dB max. for >97% of samples |
| Return Loss Grade | Return Loss Random mated IEC 61300-3-6 | |
| Grade 1 | ≥ 60 dB (mated) and ≥ 55 dB (unmated) | |
| Grade 2 | ≥ 45 dB | |
| Grade 3 | ≥ 35 dB | |
| Grade 4 | ≥ 26 dB | |
| Specification | Each-to-each values | Budget for 10 connections |
| 0.1 dB connector | approx. 0.2 dB (possibly higher if different manufacturers are combined or unadjusted connectors are used) | approx. 2 dB, unclear range of tolerance |
| Grade C | Mean ≤ 0.25 dB, Max ≤ 0.50 dB | ≤ 2.5 dB |
| Grade B | Mean ≤ 0.12 dB, Max ≤ 0.25 dB | ≤ 1.2 dB |
| Grade A* | Mean ≤ 0.07 dB, Max ≤ 0.12 dB | ≤ 0.70 dB |
Компания SENKO постоянно расширяет границы с помощью собственной технологии изготовления разъемов для снижения потерь. При определении потребностей вашего сетевого бюджета важно знать, к достижению каких показателей оптических потерь вы стремитесь. Несмотря на то, что использование первоклассных феррул премиум-класса поможет достичь наименьших потерь, оно не всегда необходимо. Например, при использовании стандартного разъема из приведенной ниже таблицы средние потери при случайном соединении составят ≤0,50 дБ, что может быть приемлемым для вашей задачи.
Чтобы создать базу спецификаций для разъемов с высокими характеристиками, SENKO провела исследование в соответствии со стандартом IEC61300-3-34 «Исследования и измерения – затухание случайно сопрягаемых коннекторов»:
- сценарий 1: тестирование перемычек с наконечниками премиум-класса против референсных перемычек;
- сценарий 2: тестирование перемычек с наконечниками премиум-класса в сравнении с перемычками с наконечниками премиум-класса.
Это случайный сценарий соединения. Компания использовала количественный анализ с элементами теории вероятностей. Сначала специалисты оценили ожидаемые потери на основе требуемых механических допустимых отклонений на диаметр отверстия феррулы для оптоволокна и ошибку концентричности. После сравнения результатов им удалось определить, при каком пороге допустимого отклонения феррулы минимизируется разница в потерях между двумя сценариями.
Для теоретических значений при оценке вносимых потерь из-за поперечного смещения учитывались следующие расчеты:
ωo – размер пятна одномодового волокна (ОМ), определенный эмпирически, где α – радиус ферула, а V – нормализованная частота – размерное число, используемое для описания характеристик одномодового волокна в зависимости от показателей преломления ферула/оболочки волокна.
Теоретические расчеты были проанализированы и сопоставлены с фактическим набором данных, чтобы разработать требуемые допустимые отклонения на размеры наконечника, которые удовлетворяют условиям класса в таблице 1.
На рисунке ниже представлены эмпирические данные, которые показывают оптические потери для феррул премиум-класса LC/APC.
В ходе исследования было установлено, что постоянство размеров феррулы является ключевым элементом достижения низких результатов вносимых потерь. Минимальность диаметра отверстия для волокна и значение концентричности играют важную роль в достижении низкого уровня потерь. Посредством серии экспериментов компания SENKO разработала оптимальные характеристики разъемов, которые демонстрируют превосходные результаты с минимальными оптическими потерями в сценариях со случайным сопряжением, и при этом они стоят относительно недорого. SENKO подчеркивает, что для достижения такого результата производственные процессы сборки шнуров также должны находиться под строгим контролем и соответствовать требованиям GR-326-CORE, чтобы постоянно соблюдать точную геометрию феррулы и желаемые результаты вносимых потерь, которые требуются в современном высококлассном оптоволоконном оборудовании.
Разъёмы класса Premium Loss имеют немного более высокую неконцентричность (0,5 мкм против 0,3 мкм у Premium Low Loss) и дают более высокие средние значения вносимых потерь без подбора. С разъемами Senko Premium путем добавления технологии подбора (Tuning) разъема можно превзойти требования по потерям класса B.
Заключение
SENKO предлагает ряд коннекторов, включая Premium Low Loss, Premium и Standard с различными характеристиками потерь. Компания рекомендует приобретать качественные разъемы, которые имеют самые жесткие допуски на диаметр отверстия феррулы, концентричность отверстия феррулы и эксцентриситет отверстия феррулы, а также то, что соответствует бюджету клиентов.
Для достижения наилучших результатов важно учитывать, что само волокно должно иметь концентричность сердечника/оболочки, близкую к нулю, а заводские процессы терминации должны соответствовать требованиям GR-326-CORE.
