A fiberoptisk kopplingär en passiv optisk komponent som delar, kombinerar, tappar eller omfördelar ljus mellan optiska fibrer. I verkliga-nätverk låter kopplare en signal nå många användare, tillåta flera signaler att dela en fiberbana eller sampla en liten mängd ljus för övervakning. De är tysta arbetshästar i FTTH-accessnoder, datacenter, testinställningar, fiberlasrar och sensorsystem.
Innan du går vidare är det värt att reda ut en vanlig förvirring. En koppling är inte detsamma som enfiberoptisk adapter. En adapter riktar in två kontakter mekaniskt så att ljus kan passera igenom; en kopplare ändrar aktivt hur optisk kraft fördelas mellan portar.RP Fotonikdefinierar fiberkopplare som enheter som kopplar ljus från en eller flera ingångsfibrer till en eller flera utgångsfibrer, med en effektfördelning som kan bero på våglängd och polarisation.
Den här guiden förklarar hur fiberoptiska kopplingar fungerar, vilka huvudtyper du kommer att stöta på, specifikationerna som spelar roll vid köp och hur du gör ett vettigt val för ditt projekt.
Vad är en fiberoptisk koppling?
En fiberoptisk kopplare är en optisk enhet med en eller flera ingångsportar och en eller flera utgångsportar. Beroende på designen kan den göra flera saker samtidigt:
- Dela en insignal i två eller flera utgångar
- Kombinera flera ingångar till en utgångsfiber
- Tryck på en liten procentandel av strömmen för övervakning eller testning
- Fördela optiska signaler över många portar i ett stjärn- eller trädmönster
- Kombinera eller separera våglängder i CWDM- eller DWDM-system
Till exempel har en 1x2-kopplare en ingång och två utgångar. En 2x2-kopplare har två ingångar och två utgångar och kan fungera som antingen en splitter eller en kombinerare beroende på ljusets riktning.
I telekom- och datanätsdiskussioner, villkorenfiberoptisk koppling, optisk splitter, ochoptisk kombinerareofta överlappar varandra. En splitter är i huvudsak en kopplare som används i delningsriktningen, medan en kombinerare är samma anordning som används i kombineringsriktningen. Om du skaffar komponenter beror namnen på databladet vanligtvis på hur enheten är tänkt att distribueras.
Hur fungerar en fiberoptisk koppling?
En kopplare fungerar genom att överföra optisk kraft mellan fiberbanor. Den exakta mekanismen beror på tillverkningsmetoden.
I en fused biconical taper (FBT)-kopplare värms, dras och smälts två eller flera fibrer så att deras kärnor kommer tillräckligt nära för att ljus ska läcka från en kärna till en annan över en kontrollerad längd.RP Fotonikförklarar att sammansmälta kopplingar tillverkas genom att termiskt avsmalnande och smälta fibrer så att deras kärnor förs i nära optisk kontakt.
I en planar ljusvågskrets (PLC) splitter, leds ljus genom en vågledarkrets tillverkad på ett kiseldioxid- eller polymersubstrat. Detta är den dominerande metoden för hög-port-delare eftersom vågledarens geometri är mycket repeterbar.
Dela optisk kraft
När en kopplare delar ljus delas den ingående optiska effekten mellan utgångsportarna. I en idealisk 1x2 50/50-kopplare får varje utgång hälften av ineffekten. I decibeltermer betyder det ungefär 3 dB teoretisk förlust per utdata innan några verkliga-förluster läggs till. DeFiber Optic Association (FOA)noterar att delning introducerar ytterligare 3 dB förlust för varje fördubbling av delningsantalet, plus en liten överskottsförlust från kopplarstrukturen.
Kombinera optiska signaler
Många kopplingar är dubbelriktade. En enhet som delar kraft i en riktning kan också kombinera kraft i motsatt riktning. I ett passivt optiskt nätverk (PON) delas nedströmstrafik från OLT mot många användare, medan uppströmssignaler från dessa användare kombineras tillbaka mot OLT genom samma passiva splitter.
Varför kopplare alltid introducerar förlust
Förlust i en fiberoptisk kopplare kommer från flera källor som arbetar tillsammans:
- Teoretisk delad förlust (den oundvikliga andelen makt)
- Överskottsförlust från själva kopplingsstrukturen
- Kontakt- och skarvbortfall vid ingångs- och utgångsportarna
- Våglängdsfel mellan enheten och systemets våglängd
- Polarisationsberoende-förlust (PDL)
- Icke-enhetlig effektfördelning mellan utportar
Det är därför valet av en koppling aldrig bara handlar om portantalet. Förlustbudgeten, våglängdsintervallet, splitkvoten och miljön måste kontrolleras tillsammans.
Huvudtyper av fiberoptiska kopplingar
Kopplingar kan klassificeras på flera användbara sätt. Rätt klassificering beror på om du designar ett nätverk, skaffar komponenter eller felsöker en länk.
Efter funktion: Splitter, Combiner, Tap och WDM Coupler
Enoptisk splitterdelar upp en ingång i flera utgångar (1x2, 1x4, 1x8, 1x16, 1x32, 1x64). Akombinerareslår samman flera ingångar till en enda utgång. Akrankopplingskickar det mesta av den optiska kraften genom huvudvägen och avleder en liten del (typiska förhållanden är 90/10, 95/5 och 99/1) till en övervakningsport. AWDM-kopplingkombinerar eller separerar signaler baserat på våglängd, som används mycket iCWDM och DWDMsystem.
Genom portkonfiguration: 1x2, 2x2, 1xN och Star Couplers
A 1x2 fiberoptisk kopplinghar en ingång och två utgångar och är den vanligaste byggstenen för enkel delning eller tappning. A2x2 kopplingmed två ingångar och två utgångar används ofta i dubbelriktade system, interferometrar och testinställningar. A1xN splitterbetjänar PON, FTTH, CATV och distributionsnätverk. EnNxN stjärnkopplingfördelar optisk effekt över många ingångs- och utgångsvägar samtidigt.
Efter form: Y, T, X, Star och Tree Couplers
AY-kopplaren delar en ingång i två balanserade utgångar. AT-kopplare har vanligtvis ett ojämnt förhållande som 90/10 eller 80/20 och lämpar sig väl för signalövervakning. En X-kopplare är normalt en 2x2-enhet. En stjärnkopplare fördelar ström mellan flera ingångar och utgångar. En trädkopplare delar upp en ingång i många utgångar i en förgreningsstruktur och är standardvalet för PON- och FTTx-nätverk.
Efter tillverkningsmetod: FBT vs PLC vs Micro-Optik
EnFBT-koppling(fused biconical taper) tillverkas genom att fibrer smälts samman och avsmalnar. Den är väl lämpad för små delade räkningar, anpassade delade förhållanden och kostnadskänsliga designs-. APLC splitteranvänder ett vågledarchip, vilket ger bättre våglängdslikformighet och snävare toleranser vid höga portar. Mikro-optikkopplare använder linser, prismor, speglar eller tunn-filmfilter och tenderar att förekomma i specialiserade optiska instrument snarare än telekomkablar.
FBT Coupler vs PLC Splitter: Vilken ska du välja?
FBT kontra PLC-frågan dyker upp på nästan varje inköpsorder av koppling. Det ärliga svaret är att ingen av dem är allmänt sett bättre; de har olika sweet spots.
FBT-kopplare lyser när designen kräver ett lågt antal delningar (vanligtvis 1x2 till 1x8), ett anpassat delningsförhållande (som 80/20, 90/10 eller 95/5) eller en enkel{10}}våglängdsapplikation. De är i allmänhet billigare för dessa enklare byggen. PLC-delare är det säkraste alternativet när du behöver konsekvent prestanda vid högre portantal (1x8 och högre), bred våglängdsdrift över 1260–1650 nm eller stabilt beteende över ett brett temperaturområde. Mest moderntfiberoptiska splittrardistribuerade i FTTH- och PON-nätverk är PLC-baserade av exakt denna anledning.
I praktiken är FBT det rätta valet för att övervaka tappningar och skräddarsydda förhållanden, medan PLC är standard för FTTH-distribution, passivt optiskt LAN och alla krav på hög-enhetlighet.
Nyckelspecifikationer: Split Ratio, Insertion Loss och Wavelength
Split Ratio eller Coupling Ratio
Splitkvoten beskriver hur makten delas. En 50/50-koppling delar kraften jämnt. Ett 90/10-tryck skickar 90 % genom huvudvägen och 10 % till övervakningsporten. För övervakning vill du vanligtvis bara ta bort en liten bit ljus; för distribution vill du vanligtvis ha lika delning.
Insättningsförlust och överskottsförlust
Insättningsförlust är den totala optiska effekten som går förlorad när kopplaren placeras i länken. Den inkluderar den teoretiska delade förlusten och enhetens egen överskottsförlust. En 1x2 50/50 splitter har en teoretisk delad förlust på 3 dB, men riktiga datablad visar vanligtvis typiska insättningsförluster på cirka 3,4–3,8 dB när överskottsförluster och anslutningsförluster läggs till. Överskjutande förlust är den ytterligare förlusten utöver den oundvikliga delade förlusten; ett lägre antal betyder en bättre-byggd koppling.
Enhetlighet, avkastningsförlust och direktivitet
Enhetlighet beskriver hur jämnt ström fördelas över utgångsportarna och blir kritisk vid 1x8, 1x16, 1x32 och 1x64 uppdelningar. Returförlust mäter reflekterat ljus som färdas tillbaka mot källan. Direktivitet indikerar hur väl enheten förhindrar ström från att läcka in i fel port. Dessa tre betyder mest i DWDM-system, OTDR-testmiljöer, fiberlasrar och alla länkar där ströreflektioner försämrar prestandan.
Driftsvåglängd och bandbredd
Kopplingen måste matcha din systemvåglängd. Telekomsystem använder vanligtvis 1310 nm, 1490 nm och 1550 nm fönster; PON-nätverk lägger till 1577 nm och 1490 nm baserat på relevantITU-T G.984och G.987-specifikationer. Vissa kopplingar är endast utformade för ett smalt fönster, medan bredbandiga PLC-delare täcker 1260–1650 nm.
Fibertyp, anslutning och paket
Bekräfta om kopplaren stöder enkel-mode eller multimode fiber, och dubbel-kontrollera kontakttypen och poleringen. Gemensamfiberoptisk kontaktalternativen inkluderar LC, SC, FC, ST och MTP/MPO, med UPC eller APC polish. APC är att föredra överallt där låg ryggreflektion spelar roll, särskilt i PON och analoga videosystem. Mekanisk förpackning spelar också roll: bar fiber, blocklös minimodul, ABS-box, LGX-kassett, rack-monterad kapsling och utomhus IP68-förslutning tjänar alla till olika användningsscenarier.
Vanliga tillämpningar av fiberoptiska kopplingar
PON, FTTH och passivt optiskt LAN
PON-nätverk använder 1xN splitters för att ansluta en OLT-port till många ONT. Nedströmstrafik distribueras till användare; uppströmstrafik kombineras tillbaka. Samma passiva enhet hanterar båda riktningarna. Passiva optiska LAN använder samma arkitektur i kontors- och campusmiljöer. FOA noterar att en enda OLT-port kan betjäna upp till 32 (och ibland 64 eller 128) enheter genom kaskadfördelare, beroende på den optiska effektbudgeten.
Övervakning och testpunkter
Tappkopplingar provar en liten del av ljuset utan att bryta huvudlänken. För en livelänk i singelläge- är en 99/1 eller 95/5 tryck mycket mer lämplig än en 50/50 splitter, som skulle förbruka för mycket budget på huvudvägen.
WDM- och DWDM-system
WDM-kopplare kombinerar eller separerar signaler vid olika våglängder. De är viktiga i telekom för långdistans-, fiberförstärkare (EDFA) och alla system där flera optiska kanaler delar en fiber. CWDM använder ett 20 nm rutnät; DWDM använder ett 100 GHz eller 50 GHz nät som kräver snävare våglängdstolerans från varje komponent.
Lab-, sensor- och lasersystem
Fiberkopplare förekommer också i interferometrar, OCT-system, fibersensorer och hög-fiberlasrar. I dessa applikationer spelar polarisationsbeteende och returförlust ofta större roll än råkostnaden.
Ansökan-till-Coupler Quick Reference
För att göra urvalet mer konkret, här är hur applikationer typiskt mappar till kopplingstyper i praktiken. FörFTTH och PON distribution, är standardsvaret aPLC splitter i ABS-box eller LGX-kassettmed 1x8, 1x16 eller 1x32 portar. Förlive-länkövervakning, välj en FBT 99/1 eller 95/5 tappkoppling med APC-kontakter. För2-kanals dubbelriktade testinställningar, en 2x2 50/50 FBT-kopplare räcker vanligtvis. FörCWDM/DWDM-kanalaggregation, krävs en tunn-film WDM-kopplare eller AWG-baserad mux/demux. Förfiberlaserpumpkombination, behövs en polarisations-underhållande eller special-fiberkoppling istället för en generisk telekomenhet.
Hur man väljer rätt fiberoptisk koppling
Använd följande arbetsflöde innan du gör en beställning.
- Definiera funktionen.Bestäm om du behöver dela, kombinera, trycka på eller våglängds-multiplex.
- Välj portkonfiguration.Välj 1x2, 2x2, 1x8, 1x16, 1x32, 1x64 eller NxN baserat på antalet slutpunkter.
- Bekräfta delningsförhållandet.Använd 50/50 för lika delning, 90/10 eller högre för övervakning och enhetlig 1xN för distribution.
- Kontrollera våglängdsområdet.Matcha kopplarens bandbredd till ditt system, inklusive eventuella framtida uppgraderingsvåglängder.
- Beräkna förlustbudgeten.Lägg till fiberdämpning + kopplingsförlust + skarvförlust + kopplingsförlust + säkerhetsmarginal (vanligtvis 3 dB).
- Matcha fibern och kontakten.Bekräfta enkel-läge (G.652D eller G.657) kontra multiläge (OM3/OM4/OM5), kontakttyp och polera.
- Planera installationsmiljön.Inomhusskåp, utomhusförslutningar, datacenterställ och labbbänkar behöver olika förpackningar.
Ett enkelt exempel på förlustbudget
Anta att du designar en 1x16 PLC splitterlänk för FTTH med 2 km enkel-lägefiberoptisk kabel, fyra LC/UPC-kontaktpar och en fusionsskarv. En rimlig uppskattning skulle vara: 13,5 dB (typisk 1x16 PLC-insättningsförlust) + 0.6 dB (2 km × 0,3 dB/km vid 1310 nm) + 1.2 dB (4 kontakter × 0,3 dB) + 0.1 dB (en skarvning) {{12} totalt) dB (41.8) Om din OLT/ONT-effektbudget är klass B+ (28 dB), har du bekvämt takhöjd; om det var tightare skulle du behöva minska skarvarna, förkorta körningen eller gå ner till en 1x8 split.
Vanliga misstag att undvika
Det första och vanligaste misstaget är att behandla en koppling som en enkel adapter. De två är orelaterade enheter med olika jobb. Den andra är att ignorera insättningsförlust och att stapla för många splits på en enda länk tills mottagaren får slut på ström. Den tredje är att välja FBT för en FTTH 1x32-distribution där PLC skulle vara mycket mer enhetlig och stabil. Den fjärde använder en kopplare designad för ett våglängdsfönster vid en annan våglängd, vilket kan ge väldigt olika verkliga-världsförluster. Den femte är att blanda UPC- och APC-kontakter utan att tänka igenom reflektionskonsekvenserna.
Vanliga frågor om fiberoptiska kopplingar
Vad är skillnaden mellan en fiberoptisk kopplare och en splitter?
En splitter är en kopplare som används för att dela en ingång i flera utgångar. Termenkopplareär bredare eftersom det även omfattar kombinatorer, tappningar och våglängdsmultiplexorer.
Är en fiberoptisk kopplare passiv eller aktiv?
Nästan alla telekom- och kabelkopplingar är passiva och kräver ingen ström. Endast specialiserade enheter som optiska förstärkare och optiska omkopplare anses vara aktiva.
Vad betyder 1x2 i en fiberoptisk koppling?
En 1x2-kopplare har en ingångsport och två utgångsportar. Det är den enklaste splitter- eller krankonfigurationen.
Vad betyder 2x2 i en fiberoptisk koppling?
En 2x2-kopplare har två ingångar och två utgångar och kan fungera som antingen en splitter eller en kombinerare beroende på signalriktningen. Det är vanligt i interferometrar och dubbelriktade testinställningar.
Hur väljer jag ett delat förhållande för en tappkoppling?
För de flesta live-länkövervakning är en 99/1 eller 95/5 tryckning det rätta valet eftersom det bara tar bort en liten del av optisk kraft från huvudvägen. Ett 90/10-tapp är lämpligt när övervakningsmottagaren är mindre känslig. En 50/50-delning är sällan det korrekta svaret för övervakning.
Vad är den typiska insättningsförlusten för en 1x32 PLC splitter?
De flesta kommersiella 1x32 PLC splitter datablad listar typiska insättningsförluster mellan 16,5 och 17,5 dB, inklusive den teoretiska 15 dB split plus 1,5–2,5 dB överskott och anslutningsförlust. Kontrollera alltid det specifika databladet för den modell du köper.
Kan jag använda en enkel-modkopplare med multimodfiber?
Generellt nej. Enkel-modkopplare är designade runt en 9 µm kärna; multimodfiber har en kärna på 50 eller 62,5 µm. Att blanda de två orsakar signifikant mod-fältfelmatchning och hög kopplingsförlust. Använd en koppling som matchar dinmultimodeellerenkel-lägefibertyp.
Är fiberoptiska kopplare dubbelriktade?
De flesta passiva kopplare är dubbelriktade. Samma enhet som används för att dela nedströmsljus kan kombinera uppströmsljus när den används i motsatt riktning, vilket är exakt hur PON-nätverk fungerar.
Vad är skillnaden mellan en WDM-kopplare och en optisk standardkopplare?
En standardkopplare fördelar effekt utan att särskilja våglängder. AWDM-kopplinganvänder tunna-filmfilter eller AWG-teknik för att separera eller kombinera specifika våglängder, vilket är viktigt för CWDM- och DWDM-system.
Vilken kontakttyp ska jag välja för en fiberoptisk koppling?
LC och SC är de vanligaste i moderna åtkomst- och datacenterinstallationer. APC polish är att föredra överallt där bakåtreflektion spelar roll, såsom PON, RFoG och analog video. Matcha lacken på båda ändarna av länken; att blanda UPC och APC kommer att försämra prestandan.
Slutsats
En fiberoptisk kopplare är en bedrägligt enkel komponent som tyst underbygger nästan alla moderna optiska nätverk. Att välja rätt är en balans mellan portantal, delat förhållande, våglängdsområde, insättningsförlust, fibertyp, kontakt och miljön där den kommer att leva. För en enda övervakningskran eller ett anpassat delat förhållande är en FBT-kopplare vanligtvis det mest ekonomiska svaret. För FTTH, PON, passivt optiskt LAN eller vilken som helst distribution med högt-port-antal är en PLC-splitter det säkrare-valet på lång sikt. Den bästa kopplaren är alltid den som passar den optiska effektbudgeten och tillförlitlighetskraven för nätverket den betjänar, inte bara den med lägst enhetspris.
