Волоконно-оптические линии связи. Оптические разъемы

Оптические разъемные соединения волокон (их часто называют оптическими разъемами или коннекторами (connectors)) обеспечивают многократные (500…1000 циклов) соединения/разъединения волокон. На рынке существует большое количество специализированных разъемов в двух типоразмерах: стандартном и миниатюрном. Наиболее распространены три типа стандартных разъемов: FC, ST, SC и шесть типов миниатюрных разъемов: MT-RJ, LC, VF-45, LX-5, Opti-Jack, SCDC-SCQC.

Наиболее высокие требования к качеству разъемов предъявляются при соединении одномодовых волокон, где в основном используются стандартные разъемы типа: FC, ST, SC. Разъемы типа FC ориентированы на применение в линиях дальней связи и в сетях кабельного телевидения. Это единственный тип разъема, рекомендованный для применения на подвижных объектах, так как он лучше других выдерживает вибрацию и удары.

Основным недостатком FC разъемов является то, что он обеспечивает меньшую плотность монтажа, чем разъемы ST и SC. Для закрепления разъема FC в розетке необходимо закрутить накидную металлическую гайку с резьбой. В тоже время разъем типа ST крепится к розетке с помощью байонетной гайки, а разъем SC еще проще - с помощью пластмассовой защелки. Однако разъемы типа ST и SC обладают менее жесткой конструкцией, чем разъемы типа FC и рекомендованы только для стационарных объектов. Минимальную же плотность монтажа (почти в 2 раза меньшую) обеспечивают миниатюрные разъемы. Среди них на сегодняшний день наиболее популярны разъемы MT-RJ и LC. Они применяются преимущественно с многомодовыми волокнами в локальных вычислительных сетях, где особенно велика потребность в увеличении плотности монтажа.

Рассмотрим более подробно конструкцию разъемного соединителя для FC разъемов. В ней содержатся все принципиально важные решения, используемые в соединителях с разъемами другого типа. Конструктивно разъемный соединитель представляет собой два разъема и соединительную розетку. Оптические волокна вклеены в керамические наконечники разъемов диаметром 2.5 мм (в миниатюрных разъемах диаметр наконечника 1.25 мм). Разъемы центрируются в розетке с помощью плавающего центратора в виде разрезной втулки из керамики для одномодового волокна или из бронзы для многомодового волокна. Наконечники разъемов прижимаются друг к другу в центраторе с помощью пружин и, таким образом, место соединения волокон механически развязано относительно корпуса розетки. Фиксация разъемов в розетке может быть резьбовой (FC), байонетной (ST) и замковой (SG).

Торцевые поверхности волокон в оптических разъёмах имеют сферическую форму с радиусом закругления 10…25 мм для PC разъёмов (PC – Physical Contact) и 5…12 мм для АРС разъемов (АРС – Angled Physical Contact). В соединенном состоянии торцы стыкуемых наконечников прижимаются друг к другу с определенным усилием (обычно 8…12 Н). Возникающая при этом эластичная деформация наконечников приводит к появлению оптического контакта (рис. А. 13).

Рис. А. 13. Схема образования оптического контакта в месте соединения наконечников разъемов PC и АРС.

Две поверхности считаются находящимися в оптическом контакте, если расстояние между ними много меньше длины волны света. При этом чем меньше расстояние между этими поверхностями, тем меньше будет и величина отраженного от них света. Качество оптического контакта определяется качеством шлифовки и последующей полировки торцевой поверхности волокон. Для PC разъёмов ETSI рекомендует величину коэффициента френелевского отражения от места оптического контакта менее – 35 дБ. Стандартная шлифовка, как правило, обеспечивает – 40 дБ.

Многие поставщики оптических коммутационных шнуров предлагают разъёмы со специальной шлифовкой, обеспечивающие коэффициент отражения менее – 55 дБ. Это так называемые разъёмы Супер- и Ультра-PC. На практике такая шлифовка оказывается беспо-лезной, так как буквально после нескольких подключений коэффициент отражения увеличивается до величины, свойственной обычному PC разъёму. Происходит это из-за неизбежного появления пыли и микроцарапин на торцевых поверхностях разъёмов.

Поэтому, когда требуется коэффициент отражения не хуже - 55 дБ, разумнее использовать АРС разъемы. В АРС разъёмах нормаль к контактной поверхности наклонена к оси наконечника под углом 8° (рис. А. 13). В такой конструкции коэффициент отражения не превышает - 60 дБ как в соединенном, так и в разъединенном состоянии. В соединенном состоянии типичным является значение от –70 до –80 дБ.

Таким образом, в PC и АРС разъёмах только ничтожно малая часть излучения отражается от места соединения торцов волокон. Поэтому потери, вызванные отражением света, пренебрежимо малы. Если пренебречь так же потерями, возникающими из-за дефектов на торцах волокон, то основной причиной, вызывающей потери в месте соединения разъемов, является смещение сердцевин соединяемых волокон относительно друг друга вследствие эксцентриситета (неконцентричности) как самих волокон, так и деталей крепления разъёма (рис. А.14).

Рис А. 14. Сложение разных видов неконцентричности в наконечнике

Оценим допустимую величину смещения сердцевин волокон исходя из того, что потери в разъемах, в соответствии рекомендациями ETSI, не должны превышать 0.5 дБ. Зависимость этих потерь от величины смещения сердцевин d описывается формулой: ?d(дБ) = 4.34 (2 d/w)2. Учитывая, что диаметр модового поля w ? 10 мкм, получаем, что величина смещения сердцевин друг относительно друга должна быть меньше 1.7 мкм.

Потери принято относить к одному определенному разъёму (несмотря на то, что измеряемой величиной являются потери в месте соединения двух разъемов). Так можно делать, когда потери в месте соединения разъемов обусловлены только смещением сердцевин волокон и один разъём при этом образцовый (его также называют материнским или мастер-разъёмом). Образцовый разъем А выделен среди других разъёмов тем, что в нем ось сердцевины волокна совпадает с номинальным центром разъёма (рис. А. 15).

Рис. А. 15. Местоположение сердцевины волокна в наконечниках: (а) – в типовом (некалиброванном) разъёме и (б) – в образцовом разъеме А.

Все измерения при изготовлении оптических шнуров выполняются только относительно образцового разъёма. Данные именно этих измерений и указываются в каталогах всех производителей, а также на упаковке готовых изделий. Но при использовании оптических шнуров типовой разъём стыкуется не с образцовым разъёмом, а с таким же типовым разъемом (любой с любым). В таких соединениях смещения сердцевин получаются больше почти в 1.5 раза, а потери (в дБ) увеличиваются при этом примерно в 2 раза (рис. А. 16).

Рис. А. 16. Гистограмма распределения потерь, вносимых при соединении типовых (некалиброванных) разъемов (любого с любым).

Для компенсации негативного влияния эксцентриситета применяются различные способы регулировки (настройки) разъемов. Наибольшее распространение получила технология, в которой используется образцовый разъём Б (со смещенной сердцевиной во-локна). В образцовом разъёме Б сердцевина волокна смещена относительно номинального центра (параметры оговорены в спецификации IЕС) примерно на половину радиуса зоны возможных отклонений сердцевины (рис. А. 17).

Рис. А. 17. Местоположение сердцевины волокна в наконечниках: (а) – в некалиброванном разъеме и (б) – б образцовом разъеме Б.

Потери в месте соединения наконечников стандартного разъёма и образцового разъема Б, как легко видеть из рис. А. 17, будут изменяться при вращении одного из наконечников вокруг продольной оси. Своих экстремальных значений эти потери достигают в положениях, где совпадают азимуты их сердцевин. Таким образом, имеется возможность при изготовлении разъёма настраивать его на минимум потерь. Для этой цели (только в разъемах типа FC) имеется специальный ключ.

Настройка разъёма осуществляется следующим образом. Вращая изготовленный наконечник вокруг продольной оси, определяют его положение относительно образцового, при котором достигается наименьший уровень вносимых потерь, после чего наконечник фиксируется в корпусе разъёма. Наконечник может быть вставлен в корпус разъема в одном из четырех положений (со смещением вокруг оси на 90°). В результате сердцевина волокна попадает в строго определенный (относительно корпуса разъёма) квадрант торцевой поверхности (рис. A. 17). При соединении откалиброванных таким способом разъёмов (любого с любым) потери получаются в среднем примерно в два раза меньше (рис. А. 18).

Рис.А.18. Гистограмма распределения потерь вносимых при соединении калиброванных разъемов (любого с любым).

Достоинство этого способа настройки разъёмов, кроме эффективного уменьшения потерь (таблица № А.1), заключается также и в том, что используются стандартные наконечники, и что стоимость таких калиброванных разъёмов увеличивается незначительно. Этот способ настройки специфицирован IЕС и поддержан большинством крупных производителей, что обеспечивает совместимость и взаимозаменяемость изготавливаемых ими разъёмов.

Таблица № А.1. Потери, вносимые при соединении разъёмов.

В настоящее время на телекоммуникационных сетях в Европе наиболее часто применяются некалиброванные разъемы со специфицированным значением вносимых потерь (относительно образцового разъёма) не более 0.5 дБ. Однако поскольку с ростом числа телекоммуникационных сетей возрастает и количество точек соединений, то для снижения величины полных потерь все чаще применяются калиброванные разъёмы.

В настоящее время существует множество оптических разъемов, отличающихся размерами и формами, методами крепления и фиксации. Выбор типа оптического коннектора зависит от используемого активного оборудования, задач монтажа ВОЛС и требуемой точности.

Классификация оптических разъемов в целом одинакова и основана на следующих параметрах:

стандарт коннектора (разъема);
тип шлифовки;
тип волокна (одномодовое или многомодовое);
тип коннекторов (одинарный или дуплекс).

В результате различных комбинаций всех этих типов получается огромное множество модификаций коннекторов и адаптеров. На картинке ниже приведены далеко не все из них.

Что означают все эти буквы?

Возьмем для примера типичную маркировку оптического патчкорда: SC/UPC-LC/UPC MultiMode Duplex .

SC и LC - это типы коннекторов. Здесь мы имеем дело с патчкордом-переходником, так как на нем установлены два разных типа разъемов;
UPC - тип шлифовки;
Multimode - вид волокна, в данном случае многомодовое волокно, оно также может быть обозначено аббревиатурой MM . Одномодовое маркируется как SinglеMode или SM ;
Duplex - два разъема в одном корпусе, для более плотного расположения. Противоположный случай - Simplex , один коннектор в одном корпусе.

Типы оптических разъемов

В настоящее время наиболее распространены три типа оптических разъемов: FC , SC и LC .

FC

Разъемы FC , как правило, используются в одномодовых соединених. Корпус разъема выполнен из никелированной латуни. Резьбовая фиксация позволяет обеспечить надежную защиту от случайных разъединения.

подпружиненное соединение, за счет чего достигается "вдавливание" и плотный контакт;
металлической колпачок обеспечивает прочную защиту;
коннектор вкручивается в розетку, а значит, не может выскочить, даже если случайно дернуть;
шевеление кабеля не влияет на соединение.

Однако плохо подходит для плотного расположения разъемов - необходимо пространство для вкручивания/выкручивания.

SC

Более дешевый и удобный, но менее надежный аналог FC. Легко соединяется (защелка), разъемы могут располагаться плотно.

Однако пластиковая оболочка может сломаться, а на затухание сигнала и обратные отражения влияют даже прикосновения к коннектору.

Данный тип разъемов используется наиболее часто, но не рекомендован на важных магистралях.

Тип разъема SC используется как для многомодового волокна, так и одномодового. Диаметр наконечника 2,5 мм, материал - керамика. Корпус коннектора выполнен из пластика. Фиксация коннектора осуществляется поступательным движением с защелкиванием.

LC

Уменьшенный аналог SC. За счет малого размера применяется для кроссовых соединений в офисах, серверных и т.п. - внутри помещений, там где требуется высокая плотность расположения разъемов.

Диаметр наконечника разъема 1,25 мм, материал - керамика. Фиксация разъема происходит за счет прижимного механизма - защелки, аналогично разъему типа RJ-45, которая исключает непредвиденное разъединение.

При использовании дуплексных патчкордов возможно соединение коннекторов клипсой. Используется для многомодовых и одномодовых волокон.

Автор разработки этого типа коннектора - ведущий производитель телекоммуникационного оборудования, Lucent Technologies (США) - изначально прогнозировал своему детищу судьбу лидера рынка. В принципе, так оно и есть. Особенно учитывая то, что этот тип разъема относится к соединениям с повышенной плотностью монтажа.

ST

В настоящее время ST коннектор широко не применяется из-за недостатков и возросших потребностей по плотности монтажа. Фиксация коннектора происходит за счет поворота вокруг оси, подобно BNC разъему.

Типы полировки (шлифовки) оптоволоконных разъемов

Шлифовка или полировка оптоволоконных разъемов служит для обеспечения идеально плотного соприкосновения сердечников оптоволокна. Между их поверхностями не должно быть воздуха, так как это ухудшает качество сигнала.

На данный момент используются такие типы полировки, как PC , SPC , UPC и APC .

PC

PC — Physical Contac . Прародитель всех остальных видов полировки. Разъем, обработанный методом PC (в том числе вручную), представляет собой скругленный наконечник.

В первых вариациях полировки был предусмотрен исключительно плоский вариант коннектора, однако жизнь показала, что плоский вариант дает место воздушным зазорам между световодами. В дальнейшем торцы коннекторов получили небольшое закругление. В класс PC входят заполированные вручную и изготовленные по клеевой технологии коннекторы. Недостаток данной полировки заключается в том, что возникает такое явление как «инфракрасный слой» — в инфракрасном диапазоне происходят негативные изменения на торцевом слое. Данное явление ограничивает применение коннекторов с такой полировкой в высокоскоростных сетях (>1G).

Обратите внимание, на рисунке видно, что соединение коннекторов с плоским торцом чревато, как упоминалось ранее, возникновением воздушной прослойки. В то время как скругленные торцы соединяются более плотно.

Данный тип полировки может применяться в сетях небольшой дальности, предполагающих небольшую скорость передачи данных.

SPC

SPC — Super Physical Contact . По сути та же PC, только сама полировка является более качественной, т.к. она уже не ручная, а машинная. Также был сужен радиус сердечника и материалом наконечника стал цирконий. Дефекты полировки конечно снизить удалось, однако проблема инфракрасного слоя осталась.

UPC

UPC- Ultra Physically Contact . Данная полировка осуществляется уже сложными и дорогими системами управления, в результате чего проблема инфракрасного слоя была устранена а параметры отражения значительно снижены. Это дало возможность коннекторам с данной полировкой применяться в высокоскоростных сетях.

UPC - почти плоский (но не свосем) разъем, который производится с применением высокоточной обработки поверхности. Дает отличные показатели отражательной способности (по сравнению с PC и SPC), поэтому активно применяется в высокоскоростных оптических сетях.

Коннекторы с этим типом разъема чаще всего - синие.

APC

АРС — Angled Physically Contact . На данный момент считается, что наиболее действенным способом снижения энергии отраженного сигнала является полировка под углом 8-12°. Такая полировка поверхности дает самые лучшие результаты. Обратные отражения сигнала практически сразу покидают покидают оптоволокно, и благодаря этому снижаются потери. В таком исполнении отраженный световой сигнал распространяется под большим углом, нежели вводимый в волокно.

Оптические коннекторы применяются при оконцовке оптических волокон и для их стыковки с пассивным или активным телекоммуникационным оборудованием.

По мере развития ВОЛС было разработано более 70 типов оптических разъёмов для различных условий применения.

Соединение станционного оптоволокна с линейным происходит на оптическом кроссе при помощи оптических разъемов, представляющие собой оптические коннекторы и оптические адаптеры (вилки и розетки соответственно).
Оптический адаптер представляет собой розетку, в которую с обеих сторон вставляются коннекторы. Таким же образом патч корд присоединяется к активному оборудованию ВОСП, лицевая панель которых имеет оптический адаптер, соответствующий типу коннектора.
Оптические разъёмные соединители (коннекторы) предназначены для того, чтобы обеспечить прохождение света от одного элемента ВОСП к другому, например, из среды передачи в линейное и оконечное оборудование, с минимально возможными потерями при воздействии различных внешних факторов. Такое соединение должно быть устойчивым и воспроизводимым при повторном использовании.

Существует 2 вида оптических адаптеров:
1) соединительные, имеющие одинаковые типы разъемов с каждой стороны для соединения коннекторов одного типа. Обозначение соединительных адаптеров соответствует типу подключаемых коннекторов (FC, SC, LC, ST и т. д.);
2) переходные, имеющие разные типы разъемов с каждой стороны адаптера (FC/SC).
Основной концепцией при создании оптических адаптеров является их передача оптического сигнала без каких-либо искажений в разъеме. Отсюда можно выделить основные параметры механического соединения.

Основные параметры оптических разъемов:
Вносимые потери (затухание, вызванное утратой концентричности торцов) представляют собой разницу уровней средней мощности сигнала на входе оптического разъема и на выходе.
Затухание отражения (передаваемое излучение частично отражается обратно в волокно к источнику (лазеру)). Достаточно сильное обратное отражение (RL - Return Loss) приведёт к нарушению функционирования лазера и изменению структуры транслируемого сигнала. Для уменьшения этого явления придумали несколько типов полировки.

FC- коннектор - коннекторы типа FC были разработаны компанией NTT и ориентированы в основном на применение в одномодовых линиях дальней связи, специализированных системах и сетях кабельного телевидения. Керамический наконечник диаметром 2,5 мм с выпуклой торцевой поверхностью диаметром 2 мм обеспечивает физический контакт стыкуемых световодов. Наконечник изготавливается со строгими допусками на геометрические параметры, что гарантирует низкий уровень потерь и минимум обратных отражений. Радиус наконечника обеспечивает физический контакт стыкуемых световодов.

Коннектор FC с металлической феррулой

Для фиксации коннектора FC на розетке используется накидная гайка с резьбой М8х0,75. В данной конструкции подпружиненный наконечник жестко не связан с корпусом и хвостовиком, что усложняет и удорожает коннектор, однако такое дополнение окупается повышением надежности.
Коннекторы типа FC устойчивы к воздействию вибраций и ударов, что позволяет применять их на соответствующих сетях, например, непосредственно на подвижных объектах, а также на сооружениях, расположенных вблизи железных дорог.

Адаптер для FC с аттенюатором

Особенности

Совместимость с IEC 61 754-143, TIA/EIA, NTT, спецификациям Belcore
Коррозийно-резистентный корпус
Высокая надежность
2,5 мм керамическая ферула
Устойчивость к вибрации и одиночным ударам

Область применения

Кабельные системы, CATV, LAN, WAN
Медицинское и контрольно-измерительное оборудование
Телекоммуникационные и бортовые сети

Технические характеристики

ST-коннектор - рекомендуется использовать в первую очередь для многомодовых применений. Наконечник коннектора не развязан с корпусом и оболочкой кабеля, что делает конструкцию проще, надежнее и дешевле, в тоже время такая конструкция полностью удовлетворяет многомодовому применению. Моноблочная конструкция ST коннектора разработана для быстрого оконцевания. Коннекторы имеют керамические наконечники диаметром 2,5 мм.

Коннекторы ST фиксируются байонетным замком

Особенности

Используются коннекторы с керамическим наконечником
Быстрая, легкая сборка, высокие оптические характеристики
Надежность в эксплуатации
Взаимосочленяемые соединители по технологиям Lucent Technology ST Connector
Удобное соединение при помощи байонетного крепежа
Полная совместимость с IEC 61 754-2

Область применения

LAN системы и оборудование
Оптические подсистемы локальных сетей
Телекоммуникационные сети
Сетевая обработка данных

Технические характеристики

SС-коннектор - одним из недостатков коннекторов типов FC и ST считается необходимость вращательного движения при подключении к адаптеру. Для устранения этого недостатка, препятствующего увеличению плотности монтажа на лицевой панели, разработаны коннекторы типа SC. Корпус коннектора SC в поперечном сечении прямоугольный. Наконечник не связан жестко с корпусом и хвостовиком.

При подключении коннектора SC происходит проворачивание наконечника

SC коннектор duplex

Подключение и отключение коннектора SC производится линейно (push-pull), что предохраняет наконечники коннекторов от прокручивания друг относительно друга в момент фиксации в адаптере. Фиксирующий механизм открывается только при вытягивании коннектора за корпус. К недостаткам коннекторов SC следует отнести несколько более высокую цену и меньшую механическую прочность относительно рассмотренных ранее коннекторов типов FC и ST. Сила, выдергивающая коннектор SC из адаптера, регламентируется в пределах 40 Н, в то время как для серии FC это значение практически может равняться прочности миникабеля. Как и в случае с коннекторами ST, этот недостаток ограничивает применение коннекторов типа SC на подвижных объектах.

Особенности

Низкая стоимость,
Корпус типа push-pull,
Конструкция предварительной сборки,
Совместимость с IEC, TIA/EIA-568A TIA/EIA, NTT,
Низкие прямые потери

Область применения

Кабельные системы, CATV, LAN, WAN,
Медицинское и контрольно-измерительное оборудование,
Телекоммуникации

Технические характеристики

LС-коннектор - популярный компактный волоконно-оптический коннектор нового поколения, доминирующий на рынке телекоммуникационного оборудования, это уменьшенный вариант SC-коннекторов. Он также имеет прямоугольное сечение корпуса. Конструкция коннектора сравнительно проста: керамический сердечник диаметром 1,25 мм, не связанный с пластмассовым корпусом. Механизм фиксации – защелка (аналогично RJ-45) Вследствие этого и подключение коннектора производится схожим образом. Пара коннекторов легко объединяется в дуплекс. Использование данного коннектора позволяет увеличить плотность портов активного оборудования, патч-панелей и настенных розеток в два раза по сравнению со стандартными коннекторами, скажем, SC, без каких-либо компромиссов с качеством.

Коннектор LC широко используются при изготовлении оптических шнуров и пигтейлов, оконцевании многожильных оптических кабелей, изготовлении аттенюаторов, разветвителей, коллиматоров.

Существуют модели коннекторов, специально адаптированные для установки на микрокабель 900 мкм и кабели с диаметрами внешней оболочки 1,6, 2,0, 2,4 и 3 мм. Ферул в коннекторе может вращаться, последовательно занимая шесть позиций, что позволяет добиваться прямых потерь <0,1 дБ.

Особенности

Оптимальные оптические характеристики в связи с использованием высококачественных ферул
Широкий выбор ферул
Малогабаритная форма
Высокая концентрация при использовании
Перестраиваемость
Совместимость с Telcordia, ANSI/EIA/TIA, IEC
Адаптация к кабелю 1,6/1,8/2,0мм

Область применения

Gigabit Ethernet
Телекоммуникационные сети
Базовые инсталляции
Многопортовые оптические системы

Технические характеристики

MU-коннектор - разъемы MU волокна представляют тенденции нового поколения, они представляют собой уменьшенный приблизительно вдвое аналог SC коннектора. Механизм фиксации за счет уменьшения габаритов в коннекторах этого типа может быть менее надежен.

Наконечник и центратор – керамические, диаметром 1,25 мм. Корпус выполнен из пластмассы, детали – полимерные и металлические.

Доля оборудования, выпускаемого с коннекторами типа MU, относительно невелика, однако есть перспективы роста, в первую очередь за счет снижения доли использования в оборудовании коннекторов более ранних разработок.

Особенности

Разъем с пылезащитной заглушкой
Соответвие требованиям ROHS
Аппаратная совместимость NTT-MU
NTT&JIS соответствие
Соединение типа push-pull (толчок-рывок)
Высокая точность выравнивания
Материал ферул – цирконий
Полная совместимость с IEC 61 754-6

Область применения

Сфера телекоммуникаций
Кабельное телевидение (CATV)
LAN (FITL, FTTH and FTTD)
SONET / SDH
ATM и WDM приложений
Цифровая сеть

Технические характеристики

MT-RJ-коннектор - коннекторы MT-RJ разработаны консорциумом производителей в составе AMp Hewlett-Packard, Siecor LIN, Fujikura и USConnec. Эти коннекторы изготавливаются исключительно в виде дуплексных пар и поэтому не могут считаться универсальными. Технологически они сложны в производстве.

Корпус коннекторов содержит пару металлических направляющих, в которые предварительно установлены два оптических волокна. Оптические волокна кабеля подвариваются к предустановленным волокнам. После установки кабель фиксируется поворотом запирающего ключа.

Коннекторы типа MT-RJ применяются в коммутаторах, концентраторах и маршрутизаторах многими ведущими производителями оборудования.

Особенности

Размер и конструкция защелки аналогичны RJ-45
Дуплексный ферул
Низкая стоимость
Высокая плотность портов
Соответствие стандартам ISO/IEC 67754-18 и TIA/EIA 604-12
Низкие прямые потери

Использование коннектора MT-RJ увеличивает плотность портов в два раза по сравнению со стандартными коннекторами и делает его идеальным для использования в приложениях типа fiber-to-the-desk. Данный тип разъема позволяет осуществить подключение дуплексных каналов оптической связи при помощи одного шнура, что позволяет сэкономить пространство при монтаже линий связи

Область применения

Проводка в зданиях (горизонтальная и backbone)
Локальные сети (LAN) и FTT приложения
Телекоммуникационные сети

Технические характеристики

MPO - коннектор - MPO («Multi-fiber Push On») коннектор – малогабаритный соединитель, разработанный для ферул типа MT, имеющий размер обычного симплексного SC-соединителя.

MPO (Multiple-Fibre Push-On/Pull-off) – многоволоконный оптический разъем, устанавливаемый в адаптер без вращения, прямым введением. MPO – название первой версии 12-волоконного разъема, которая затем была улучшена и переименована в MTP, хотя эти разъемы сохранили совместимость между собой.

В МPO-коннекторе осуществляется совмещение полосок, содержащих 4, 8 или 12 оптических волокон. Прокладка и подключение волоконно-оптических кабелей с МPO коннекторами установленными производителем, не требуют применения специального инструмента и привлечения квалифицированного персонала, поскольку нет необходимости производить оконцовку кабеля. При этом обеспечиваются высокие характеристики соединения.

Преимуществом данного коннектора (МРО) является объединение 12 волокон в одном коннекторе и соединение с компактным ленточным волокном, что значительно экономит место в патч-панелях и кроссовых шкафах.

В стандартном MPO коннекторе терминируется 12 волокон. Последние разработки позволили увеличить количество волокон в коннекторе с таким интерфейсом до 72. Таким образом система MPO обеспечивает высочайшую плотность монтажа.

МРО упрощенная технология подключения магистральных волоконно-оптических кабелей рlug-and-play («подключил и готово») представляет идеальное готовое решение проблемы инсталляции для небольших проектов при соединении нескольких зданий и реализации вертикальной разводки. Возможность выполнять множество подключений, имея несколько волокон в одном коннекторе, значительно ускоряет процесс инсталляции.

Использование МРО коннектора экономит время и снижает вероятность повреждения хрупких оптических разъемов. MPO система также снижает риск попадания грязи в волокна адаптеров.

Особенности

Объединение 12 волокон в одном коннекторе и соединение с компактным ленточным волокном
Адаптирован к VSR интерфейсу
Низкие потери
Обеспечение значительного пространства и экономии средств

Область применения

Взаимосвязь с OE модулями
Gigabit Ethernet
Мультимедиа
Телекоммуникационные сети и системы

Технические характеристики

MTP - коннектор - усовершенствованная конструкция 12-волоконного разъема, первоначально носившего обозначение MPO (Мultiple-Fibre Push-On/Pull-off – многоволоконный оптический разъем, устанавливаемый в проходник без вращения, прямым введением). Улучшения затронули конструкцию разъема (разборный корпус, усовершенствованный наконечник) и состав материала, используемого для изготовления коннекторов.

В результате разъемы MTP обладают существенно более высокими характеристиками передачи, чем их предшественники, хотя они по-прежнему совместимы между собой.

Внимание: разъемы MTP делятся на типы male и female!

Тип МТР в основном используется внутри помещений, например, в вычислительных центрах в корпоративных сетях, где используются распределительные шкафы и устройства параллельной оптики. Также МТР коннекторы широко используются в новых технологиях, таких как гибкие оптические мультиплексоры ввода/вывода (ROADM), т.е. там, где высокая плотность соединений крайне важна. Возможность выполнять множество подключений, имея несколько волокон в одном коннекторе, значительно ускоряет процесс инсталляции.

Особенности

Объединение до 72 волокон в одном коннекторе и соединение с компактным ленточным волокном
Сильнейшая взаимосвязь МТ ферулы с мультиволокном, увеличенная плотность монтажа
Адаптирован к VSR интерфейсу
Соответствие Telcordia’s GR-326-Core, IEC стандартам
Низкие потери
Оптимальное сочетание компактности и надежности

Область применения

Локальные сети LAN (включая FTTH and FTTD)
Gigabit Ethernet
Активное обрудование / интерфейс трансивера
Мультимедиа

Технические характеристики

SMA - коннектор - волоконно-оптические разъемы и SMA оптическая продукция широко используется в медицине, промышленности, там, где необходимо применение различных сенсоров, датчиков, а также в волоконно-оптических тестовых приложениях. SMA волоконно-оптический коннектор имеет компактный размер, высокую долговечность и надежность.

Разъемы SMA волокна могут быть с керамическим наконечником или ферулой из нержавеющей стали SMA имеет две версии, SMA 905, SMA 906. Разница в том, что в волоконно-оптическом разъеме SMA 905 – обычная (straight) ферула, а волоконно-оптическом разъеме SMA 906 используются «step» наконечник для достижения более низких вносимых потерь. В стандартном волоконно-оптическом SMA коннекторе применяется 3.175 mm ферула.

Особенности

Металлическая или керамическая ферула
Высокая температурная стабильность
Высокая износоустойчивость
Соответствие TIA / IEC
Соответствие ROHS

Область применения

Телекоммуникационные сети и системы передачи данных
Локальные сети
Лазерные системы
Медицина/хирургия
Спектрометры

Технические характеристики

E-2000 - коннектор - волоконно-оптический разъем и E2000 продукция становятся все более распространенными в области коммуникаций.

В коннекторах типа Е-2000 реализована одна из наиболее сложных конструкций.

Подключение и отключение коннектора производится линейно (push-pull). Фиксирующий механизм открывается только при вытягивании коннектора за корпус с применением специальной вставки-ключа. Случайное выключение такого коннектора без использования ключа практически невозможно (то есть необходима нагрузка для разрушения защелки корпуса коннектора).

Коннектор Е-2000 – пластиковый коннектор, с верхним замком. Как правило, используется в одномодовых сетях. Большее распространение имеет Е-2000/АРС, в связи с большим количеством оборудования для телевизионных систем, где необходима полировка АРС. Особенность стыковки данного коннектора с адаптером препятствует попаданию пыли на поверхность оптических элементов. Также обеспечивается достаточная жесткость крепления, устойчивость к вибрационным нагрузкам и высокая степень точности сведения световодов. Сечение корпуса – квадратное, что позволяет легко реализовать дуплексные коннекторы.

Особенности

Безопасная передача высокоскоростных протоколов
Многослойная циркониевая ферула диаметром 2,5 мм
Автоматические пластмассовые шторки (spring loaded shutter), выполняющие функции заглушек при отключении адаптера и открывающиеся при включении
Конструкция типа push-pull locking (толчок-рывок с верхним замком)
Совместимость с европейскими (EN 186270) и международными (IEC 61754-151) стандартами, TIA/EIA 604-16

Область применения

Локальные сети LAN
Современные DWDM приложения высокой мощности
Кабельное телевидение CATV
Метрология
Железные дороги
Промышленность

Технические характеристики
DIN - коннектор - Коннекторы типа DIN нашли применение в тестовой аппаратуре и телекоммуникационном оборудовании, кабельнном телевидении, LAN, WAN, MAN, а также в промышленности, медицине и в лазерных системах.

Этот уникальный разъем обеспечивает превосходную производительность за счет своей конструкции.

Стандартный керамический сердечник диаметром 2,5 мм выступает далеко за пределы корпуса. Пластмассовый корпус снабжен ключом, препятствующим вращению сердечника вокруг своей оси при вкручивании в адаптер.

Особенности

Совместимость с DIN47256
Специальная конструкция керамической ферулы типа free-floating (свободное плавание)
Коррозионно-устойчивый корпус
Компактная конструкция
Низкие показатели прямых потерь и обратного отражения

Технические характеристики

Biconic - коннектор - с полимерным наконечником обеспечивает максимальную производительность для многомодовых и одномодовых приложений. Этот разъем волоконно-оптический "первого поколения" часто используется при восстановлении устаревшего установленного волоконно-оптического оборудования. Размер волокна 126мкм.
Состоит из конусообразной полимерной манжеты, которая помогает выровнять волокна при подсоединении его к интерфейсу.
Прочная и надежная конструкция позволяет использовать коннекторы такого типа в военных структурах и медицинских учреждениях.

Технические характеристики

ESCON - коннектор - (Enterprise Systems Connection) волоконный канальный интерфейс, обеспечивающий обмен информацией между сервером IBM zSeries и периферийными устройствами (либо другим сервером). Впервые применялся в серверах архитектурыESA/390. Впервые анонсирован компанией IBM в 1990 году. ESCON реализует полудуплексный режим передачи с использованием протоколов типа запрос-ответ.
Физически ESCON канал состоит их двух волоконно-оптических кабелей, каждый из которых предназначен для передачи информации в одну сторону.
Для подключения периферийного устройства используется соединение точка-точка (одиночное или через коммутатор ESCON).

Технические характеристики

Основные данные по ВОЛС для проектирования систем телекоммуникаций

Оптическое волокно позволяет организовывать связь без регенераторов (повторителей сигнала) до 120 км у одномодовых и до 5 км у многомодовых кабелей.

В качестве сигналов в оптических кабелях используются не электрические импульсы, а моды (световые потоки). Стенки центральной жилы - диэлектрики и имеют отражающие свойства стекла, благодаря которым световые потоки распространяются внутри кабеля.

Одномодовые и многомодовые волокна

Принято разделять оптоволоконные волокна (кабеля и пачкорды) на два типа:

Одномодовые (Single Mode), сокращённо: SM;

Многомодовые (Multi Mode), сокращённо: MM.

При этом оба типа имеют свои преимущества и недостатки, а значит каждый из них может быть использован для реализации различных целей.

Одномодовые оптические волокна (SM)

8/125, 9/125, 10/125 - это маркировка одномодовых оптоволоконных пачкордов. Первая цифра в маркировке - диаметр центральной жилы, а вторая - это диаметр оболочки. Стоит отметить, что диметры ВОЛС (волоконно-оптической линии передач) измеряются в мкм (микрометрах).

В одномодовом кабеле используют сфокусированный узконаправленный лазерный луч с диапазоном световых волн 1,310-1,550 мкм (1310-1550 нм).

Благодаря тому, что диаметр центральной жилы достаточно мал, световые моды двигаются в ней практически параллельно центральной оси. Поэтому в волокне практически отсутствуют искажения сигнала, а малое затухание позволяет передавать оптический импульс на расстояния до 120 км без регенерации на скоростях до 100 Гбит/с и выше.

Различают одномодовые оптические волокна:

С несмещённой дисперсией (стандартное, SMF);

Со смещённой дисперсией (DSF);

И с ненулевой смещённое дисперсией (NZDSF).

Многомодовые оптические волокна (MM)

Многомодовое волокно со ступенчатым коэффициентом

Многомодовое волокно с градиентным коэффициентом

Многомодовые волокна имеют маркировку, например, 50/125 или 62,5/125. Это говорит о том, что диаметр центральной жилы может быть 50 или 62,5 мкм, а диметр оболочки такой же, как и у одномодового типа - 125 мкм.

В многомодовом кабеле используют рассеянные лучи от светодиодов или лазера с диапазоном световых волн 0,85 мкм - 1,310 мкм (850-1310 нм).

Из-за того, что диаметр центральной жилы многомодового патч-корда больше, чем у одномодового, количество путей для распространения световых модов увеличивается. Сразу несколько световых потоков двигаются по различным траекториям, отражаясь от зеркальной поверхности центральной жилы.

Однако, многомодовые волокна со ступенчатым коэффициентом преломления имеет достаточно высокую межмодовую дисперсию (постепенное расширение оптического луча в результате отражений), что ограничивает расстояние передачи сигнала до 1 км и скорость передачи до 100 - 155 Мбит/с. Рабочая длина волны, как правило, 850 нм.

Многомодовые волокна с градиентным коэффициентом преломления характеризуются меньшей межмодовой дисперсией вследствие плавного изменения показателя преломления в волокне. Это позволяет передавать оптический сигнал на расстояния до 5 км со скоростью до 155 Мбит/с. Рабочая длина волны - 850 нм и 1310 нм.

Отличия одномодовых и многомодовых оптических волокон

В одномодовом и многомодовом оптоволокне достаточно важную роль играет затухание сигналов. Этим и обусловлено малое рабочее расстояние многомодовых волокон (1-5 км). Несмотря на то, что казалось бы, по многомодовому кабелю движется больше световых потоков, пропускная способность таких кабелей и патч-кордов ниже, чем у одномодовых.

Узконаправленный (одномодовый) луч в одномодовых волокнах затухает в несколько раз меньше, чем рассеянный (многомодовый) в многомодовых волокнах, что позволяет увеличивать расстояние (до 120 км) и скорость передаваемого сигнала.

Оптические коннекторы

Оптический разъем, или коннектор (Optical Connector) - это недорогой и эффективный способ коммутации оптоволоконных кабелей. Он обеспечивает надежное соединение и целостность передаваемых пакетов.

Сегодня на рынке присутствует большое количество различных типов коннекторов для ВОЛС. Все они имеют различные параметры и назначение. Стыковку двух одинаковых либо разных коннекторов производят при помощи оптического адаптера.

Различные типы оптических коннекторов имеют разную форму и технологию соединения. Также при производстве таких разъемов могут быть использованы различные материалы, будь то металлы или полимеры.

Основные типы оптических коннекторов (разъёмов)

Коннекторы SC

SC-наиболее популярные оптические разъёмы.

Корпус разъёма SC выполнен из пластика, в поперечном сечении - прямоугольный. Подключение и отключение данного коннектора производятся линейно, в отличие от коннекторов FC и SC, в которых подключение вращательное. Благодаря этому, а также специальной «защёлке», обеспечивается достаточно жёсткая фиксация в оптической розетке. Разъёмы SC используются, в основном, на стационарных объектах. По цене несколько дороже разъёмов FC и SC.

Синим цветом маркируются одномодовые SC-разъёмы, серым цветом - многомодовые разъёмы, зелёным цветом - одномодовые разъёмы с классом полировки APC (со скошенным торцом).

Коннекторы LC

Оптический разъём LC внешне похож на разъём SC, но меньше него по размерам, благодаря чему при помощи LC-разъёмов легко реализуются кроссовые оптические соединения высокой плотности. Фиксация в оптической розетке осуществляется при помощи защелки.

Коннекторы FC

Разъёмы FC выполнены из керамической сердцевины и металлического наконечника. Фиксация в оптической розетке происходит за счёт резьбового соединения. Разъёмы FC обеспечивают низкий уровень потерь и минимум обратных отражений, а благодаря надёжной фиксации используются для организации связи на подвижных объектах, сетях связи железных дорог и других ответственных применениях.

Коннекторы ST

Разъёмы ST характеризуются простотой и надежностью в эксплуатации, легкостью установки и относительно невысокой ценой. Внешне похожи на разъёмы FC, но, в отличие от FC, в которых фиксация в розетке осуществляется при помощи резьбового соединения, разъёмы ST относятся к разряду BNC-коннекторов (соединение осуществляется при помощи разъёма байонет). ST-разъёмы чувствительны к вибрации и применяются с этими ограничениями.

Разъёмы ST используются, в основном, для подключения оптического оборудования к магистральным линиям и в локальных вычислительных сетях.

Коннекторы DIN

Разъём DIN похож на разъём FC, но имеет меньшие размеры. Керамический сердечник диаметром 2,5 мм, выступает за пределы пластикового корпуса, который, в свою очередь, имеет фиксатор, препятствующий вращению сердечника вокруг своей. Разъёмы DIN часто используются в измерительном оборудовании.

Коннекторы Е-2000

Е-2000 - один из наиболее сложных оптических разъёмов. Подключение и отключение осуществляется линейно (push-pull), а открытие - посредством специальной вставки-ключа. Поэтому, ошибочно вынуть такой коннектор практически не представляется возможным.

Разъёмы E-2000 имеют в своей конструкции специальные заглушки, которые автоматически закрывают торец разъёма при его отключении от оптической розетки, благодаря чему исключается попадание пыли внутрь.

Разъёмы Е-2000 отличает высокая надежность и плотность монтажа. Квадратное сечение разъёма обеспечивает лёгкую реализацию дуплексных соединений.

Разъемы с увеличенной плотностью монтажа

Коннекторы MT-RJ

Разъёмы MT-RJ изготавливаются в виде дуплексных пар.

Коннекторы VF-45 (SJ)

Хвостовик разъёма наклонён примерно под углом от плоскости соединения волокон. Разъём VF-45 (SJ) оборудован самозащёлкивающейся противопылевой шторкой.

Коннекторы MU

Аналог разъёма SC, меньший по размерам. Центратор - керамический, диаметром 1,25 мм, остальные части пластиковые.

Цвета оптических коннекторов (разъёмов).

FC и ST - никелированная латунь

SC и LC дуплексный или симплексный многомодовый - бежевый или серый

SC и LC дуплексный или симплексный одномодовый - синий

SC/APC симплексный (simplex) - зеленый

Классы полировки оптических коннекторов

Пожалуй, главными характеристиками оптических разъемов являются вносимое затухание и обратное отражение. Оптическое затухание оказывает более сильное влияние на качество сигнала, чем обратное отражение.

Показатель обратного затухания зависит, прежде всего, от поперечного отклонения сердцевин соединяемых оптических волокон.

Полировка оптических разъёмов обеспечивает плотность соединения оптических волокон друг с другом и уменьшает воздушный зазор, что, в свою очередь, уменьшает обратное отражение сигнала.

Существует 4 класса полировки: PC, SPC, UPC и APC.

Полировка PC, SPC, UPC:

РС (Physically Contact)

К классу PC относятся коннекторы ручной полировки, а также разъёмы, изготовляемые по клеевой технологии. Скорость применения - до 1 Гбит/с.

SРС (Super Physically Contact)

Механическая полировка торцов оптических коннекторов. Обеспечивает более плотное прилегание и использование в системах со скоростями более 1,25 Гбит/с.

UPC (Ultra Physically Contact)

Автоматическая полировка. Плоскости соединяемых коннекторов прилегают ещё более плотно, чем в PC и SPC, поэтому такие коннекторы используются в системах передачи информации со скоростями 2,5 Гбит/с и выше.

Полировка APC (Angled Physically Contact):

Контактная поверхность данных разъёмов скошена на 8 - 12 градусов от перпендикуляра. Такой способ шлифовки применяется для снижения уровня энергии отраженного сигнала (не менее 60 дБ). Коннекторы АРС используются только совместно с другими коннекторами APC и не могут применяться в соединении с другими видами коннекторов (PC, SPC, UPC). Отличаются зеленой маркировкой пластиковых наконечников.

Виды оптических патчкордов

Симплексные (SX) и дуплексные (DX) патчкорды

Оптические патчкорды могут быть симплексными (на одно соединение) и дуплексными (на два соединения).


Патчкорд SC-SC simplex (SX)		Патчкорд SC-SC duplex (DX)

Переходные патчкорды

Для перехода с одного типа оптического коннектора на другой служат переходные оптические патчкорды. Необходимость их применения возникает достаточно часто, при коммутации оборудования различного назначения и производства. Для этого переходные патчкорды оконцовываются разными оптическими коннекторами: например, с одного конца - LC, с другого конца - FC.

Переходные патчкорды бывают симплексными и дуплексными.

Цвета патчкордов

Оболочка оптических патчкордов отличается, взависимости от типа оптического волокна, и имеет цвет:

жёлтый - для одномодового волокна;
оранжевый - для многомодового волокна с диаметром 50 мкм;
синий, чёрный - для многомодового волокна с диаметром 62,5 мкм.

Отличия от общепринятой цветовой маркировки могут быть при изготовлении дуплексных патчкордов.

Маркировка оптических патчкордов

Обычно, в маркировке оптических патчкордов указывается:

тип коннекторов: обычно SC, FC, LC, ST, MTRJ;
тип волокна: одномодовое (SM) или многомодовое (MM)
класс полировки: PC, SPC, UPC или APC;
количество волокон: одном (simplex, SX) или два (duplex, DX);
диаметр светопроводящей сердцевины и буфера: обычно 9/125 у одномодовых патчкордов и 50/125 или 62,5/125 у многомодовых патчкордов;
длина патчкорда.

Многие путают виды оптических разъемов и с ходу мало кто может сказать какой разъем имеет какую полировку. При общении с коллегами наверно часто слышали фразы типа: «ну этот, синенький маленький разъем» или «эмм.. зелененький». В интернете большинство материалов написано сумбурно и не понятно, в данной статье мы постараемся разложить все по полочкам.

Типы полировок

Стоит отметить, что главной проблемой оптических разъемов является оптическое затухание, оно зависит от разъюстировки (поперечного отклонения) сердцевин стыкуемых оптических волокон и оказывает основное влияние на величину суммарных потерь.

Другой проблемой установки оптического коннектора на конце волокна является потеря оптического сигнала, которая вызвана тем, что часть передающегося света отражается обратно в волокно к источнику этого света, лазеру. Обратное отражение (RL -Return Loss) может нарушить работу лазера и структуру передаваемого сигнала. Чтобы это явление предотвратить/уменьшить используют различные виды полировок.

На данный момент выделяют 4 типа полировки:

Хоть в основном используются последние две, давайте рассмотрим каждую по порядку.

PC — Physical Contac . В первых вариациях полировки был предусмотрен исключительно плоский вариант коннектора, однако жизнь показала, что плоский вариант дает место воздушным зазорам между световодами. В дальнейшем торцы коннекторов получили небольшое закругление. В класс PC входят заполированные вручную и изготовленные по клеевой технологии коннекторы. Недостаток данной полировки заключается в том, что возникает такое явление как «инфракрасный слой» — в инфракрасном диапазоне происходят негативные изменения на торцевом слое. Данное явление ограничивает применение коннекторов с такой полировкой в высокоскоростных сетях (>1G).

SPC — Super Physical Contact . По сути та же PC, только сама полировка является более качественной, т.к. она уже не ручная а машинная. Также был сужен радиус сердечника и материалом наконечника стал цирконий. Дефекты полировки конечно снизить удалось, однако проблема инфракрасного слоя осталась

АРС — Angled Physically Contact . На данный момент считается, что наиболее действенным способом снижения энергии отраженного сигнала является полировка под углом 8-12°. В таком исполнении отраженный световой сигнал распространяется под большим углом нежели вводимый в волокно. Коннекторы с косой полировкой отличаются цветом, они обычно зеленые.

Сводные данные можно посмотреть в таблице ниже.

Зависимость вносимых потерь от способа полировки
Серия	Вносимое затухание, ДБ	Обратное отражение, ДБ
PC	0,2	-25 .. -30
SPC	0,2	-35 .. 0
UPC	0,2	-45 .. 50
APC	0,3	-60 .. 70

Типы разъемов

Оптический разъем FC. Разработка компании NTT. Наконечник диаметром 2,5 мм с выпуклой торцевой поверхностью диаметром 2 мм. Фиксация осуществляется накидной гайкой с резьбой. Это делает дает им устойчивость к вибрациям и ударам, что позволяет использовать их например рядом с ж/д либо на подвижных объектах.

Оптический разъем ST. Разработка компании AT&T. Наконечник диаметром 2,5 мм с выпуклой торцевой поверхностью диаметром 2 мм. Защита торца волокна осуществляется прокручиванием в момент установки боковым ключом, который входит в паз розетки. Вилка фиксируется байонетным замком (от фр. ba?onnette - штык. Пример байонетного замка — крепление объектива фотокамеры). Коннекторы просты в эксплуатации и довольно надежны, однако чувствительны к вибрациям.

Оптический разъем SC . Недостаток коннекторов ST и FC заключается во вращательном движении при включении это накладывает ограничение на плотность включения (сложно вкручивать, когда из рядом много воткнуто). Тип SC сделан по принципу push-pull — нажал вставил/вытащил. Фиксирующий механизм открывается при вытягивании за корпус. Коннектор можно вытащить приложив силу 40Н, тогда как при «вытягивании» ST и FC проще порвать само волокно. Соответственно, на подвижных объектах разъем SC использовать не рекомендуется.

Оптический разъем LC. Разработка компании Lucent Technologies. Керамический сердечник диаметром 1,25 мм, не связанный с пластмассовым корпусом. Фиксируется защелкой, как во всем известном RJ-45. Является самым популярным оптическим разъемом. Пара коннекторов легко объединяется в дуплекс.

Заключение.

В наименовании оптического патч-корда указываются какие коннекторы установлены на концах, а через символ «/» тип полировки. Если тип полировки не указан, значит это прямая полировка. Например, оптиковолоконный патч-корд LC-SC, это значит, что на одном конце будет разъем LC а на другом SC. В спецификации в любом магазине можно подобрать нужную полировку и нужные разъемы.