тонкоплівкові фільтри
Оптичні мультиплексори / демультиплексори (MUX / DEMUX) призначені для об'єднання (ущільнення) окремих каналів CWDM (DWDM) в груповий сигнал для одночасної їх передачі по одному оптичного волокна на передавальній стороні, а також для їх поділу (демультиплексування) на приймальній стороні. Основними їх складовими є пристрої (далі одноканальні фільтри CWDM), зроблені з використанням багатошарових тонкоплівкових фільтрів Thin Film Filter (Рис. 1).
Малюнок 1
Основні складові частини:
1 - тонкоплівковий фільтр,
2 - G лінза,
3 - Двоволоконні пігтейл,
4 - C лінза,
5 - одноволоконного пігтейл,
6 - скляна трубка,
7 - кварцова трубка,
8 - сталева або пластикова трубка,
9 - захисний наконечник.
Кожен фільтр працює наступним чином: оптичний сигнал на частоті, що відповідає одній з довжин хвиль частотної сітки CWDM, може передаватися між портами фільтра Pass і Com (Рис. 2). Величина внесеного загасання між даними портами становить від 0,3 dBm до 0,8 dBm **. Решта довжини хвиль діапазону CWDM між даними портами не передаються, тобто фільтруються і передаються між портами Reflection і Com. Внесене згасання оптичного сигналу між цими портами становить також від 0,3 dBm до 0,8 dBm *. Порти Pass і Reflection ізольовані відносно один одного, оптичний сигнал між ними не передається.
малюнок 2
При виборі фільтрів CWDM, окрему увагу слід приділити наступній характеристиці - частотного діапазону або смузі пропускання (Рис. 3) між портами Pass і Com, на який налаштований фільтр.
малюнок 3
Ширина спектру сигналу у трансиверів CWDM становить 1 нм, лазери, які використовуються в таких трансиверах не стабілізована по температурному режиму, тому частота несучої у них може змінюватися. У якісних трансиверів довжина хвилі може змінюватися в діапазоні від -6 до +7,5 нм від центральної частоти несучої **, однак, існують зразки трансиверів, де цей діапазон значно ширше. У разі невідповідності частоти лазера робочому діапазону фільтра може виникнути ситуація (наприклад при нагріванні лазера), коли передається оптичний сигнал при проходженні через фільтр, буде істотно ослаблений або повністю пригнічений фільтром. Тому при створенні і проектуванні систем CWDM необхідно зіставляти характеристики використовуваних оптичних трансиверов і фільтрів.
Традиційна схема мультиплексора CWDM
Розглянемо принципову схему оптичного мультиплексора / демультиплексора CWDM, зібраного на основі тонкоплівкових фільтрів. Найбільш поширена схема з послідовним з'єднанням фільтрів CWDM (Рис. 4). В даному випадку це mux / demux на 16 довжин хвиль або 8 каналів CWDM.
малюнок 4
Фільтри, налаштовані кожен на свою довжину хвилі діапазону CWDM, з'єднуються один з одним таким чином: Com попереднього з Ref наступного. Порт Ref першого фільтра в ланцюзі маркується як Upgrade, порт Com останнього часто маркується як Line, він включається в лінію. Внесене згасання на всьому мультиплексоре для кожного каналу N можна порахувати за формулою:
IL = ILPass-Com + (ILRef-Com * (N-1)), де
ILPass-Com - внесене згасання на ділянці Pass-Com фільтра N,
ILRef-Com - усереднене *** значення внесеного загасання на ділянці Ref-Com одного фільтра.
Цей пристрій дозволяє використовувати для прийому і передачі будь-які комбінації довжин хвиль, в більшості випадків вони визначаються виходячи з характеристик трансиверів CWDM.
У зв'язку з тим, що величина внесеного загасання в оптичному волокні залежить від довжини хвилі (наприклад, для 1550 нм воно становить приблизно 0,2 дБм на кілометр, а для 1310 нм - приблизно 0,4 дБм на кілометр), краще розташовувати фільтри таким чином, щоб фільтри для "нижніх" довжин хвиль (1290, 1310, 1 330 ...) розташовувалися ближче до порту Com мультиплексора. У цьому випадку загальна внесене згасання для каналів, які працюють на цих частотах, буде менше, ніж для "верхніх" довжин хвиль. Визначене в технічних характеристиках пристрою (мультиплексора) значення максимального внесеного загасання розраховується виходячи з величини загасання для самого віддаленого від порту Com пристрою фільтра, в даному випадку воно становить <6 дБм.
Мультиплексор CWDM зі зменшеним внесеним загасанням
Крім найбільш поширеною "класичної" схеми з'єднання фільтрів, яка представлена на малюнку 4, можливі альтернативні схеми. Одна з них - рішення з зменшеним внесеним загасанням на мультиплексоре CWDM, яка представлена на малюнку 5 (Мультиплексор / демультиплексор на 16 довжин хвиль). В даному випадку беруться два окремих пристрої, зібрані за традиційною послідовній схемі. Перший пристрій складається з восьми CWDM фільтрів, налаштованих на довжини хвиль від 1610 нм до 1470 нм. Другий пристрій аналогічно першому, складається з восьми CWDM фільтрів, налаштованих на довжини хвиль від 1310 нм до 1450 нм. Порти Com обох пристроїв з'єднуються з смуговим тонкоплівкових фільтром.
малюнок 5
Конструкція смугового фільтра за принципом схожа з конструкцією одноканального фільтра (Рис. 3), його головна відмітна особливість - діапазон пропускаються довжин хвиль між портами Pass і Com - 1260-1620нм, і між портами Ref і Com - 1460-1610нм. Іншими словами, даний фільтр ділить діапазон довжин хвиль CWDM навпіл. Внесене згасання смугового фільтра таке ж, як і у одноканального фільтра. Значення максимального внесеного загасання неважко порахувати за наведеною вище формулою, у даного пристрою воно не перевищує 3,3 дБм.
У порівнянні з класичною схемою складання оптичних мультиплексорів, внесене згасання в даному випадку менше майже на 3 дБ або в два рази при однакових виконуваних функціях. Використовуючи пристрої зі зменшеним внесеним загасанням, можна збільшити дальність роботи системи CWDM приблизно на 7,5 кілометрів для "нижніх" довжин хвиль і на 15 кілометрів для "верхніх" довжин хвиль, не змінюючи при цьому оптичні трансивери. Правда, в порівнянні з традиційним CWDM пристроєм, пристрій зі зменшеним внесеним загасанням на таку ж кількість довжин хвиль буде коштувати трохи дорожче. Якщо необхідно збільшити дальність передачі сигналу без витрат на додаткову регенерацію, дане рішення є найбільш актуальним.
Мультиплексор CWDM з PLC сплиттером
Ще одна альтернативна схема мультиплексора CWDM на 4 канали або 8 довжин хвиль, зібраного з використанням PLC спліттера, представлена на малюнку 6.
малюнок 6
В даному випадку в якості оптичного мультиплексора пристрої CWDM використовується 1x4 PLC спліттер.
Оптичний демультиплексор побудований за "класичної" схемою - послідовно з'єднані одноканальні фільтри CWDM. Спліттер з'єднується з портом Ref оптичного демультиплексора і виконує функцію мультиплексора. Максимальна внесене згасання у даного комбінованого пристрою становить <9,5 дБм.
При розрахунку загасання в системі, що складається з таких пристроїв, необхідно враховувати внесене згасання на обох мультиплексорах / демультиплексор (Рис. 7), оскільки дані пристрої не є симетричними. Наприклад, для довжини хвилі 1 530 сумарне внесене згасання на пристроях буде складатися з загасання на PLC сплітері, 4-х одноканальних фільтрах на ближньому Демультиплексори і 4-х одноканальних фільтрів на віддаленому Демультиплексори.
малюнок 7
Через високий внесеного загасання PLC сплітерами дальність роботи систем передачі CWDM, зібраних з використанням таких пристроїв, зменшується більш ніж на 30 кілометрів для "верхніх" довжин хвиль в порівнянні з традиційною схемою (Рис. 4). У міру збільшення кількості портів PLC спліттера 1xN істотно збільшується внесене згасання, з цієї причини число довжин хвиль мультиплексора CWDM, зібраного на основі PLC, не перевищує 8-ми.
Однак, у цієї схеми є перевага - такий пристрій істотно дешевше мультиплексора на 8-м довжин хвиль, зібраного за традиційною схемою.
На відміну від попередніх схем CWDM, при інсталяції пристроїв, зібраних з використанням PLC спліттеров, необхідно приділяти особливу увагу тому, що порти IN (вхідні порти) і OUT (вихідні порти) жорстко прив'язані. Неправильне підключення хоча б одного порту веде до непрацездатності всієї системи.
Примітки:
* - наведені усереднені дані, вони залежать від марки і виробника фільтрів;
** - наведені усереднені дані, вони залежать від марки і виробника фільтрів;
*** - розраховане при значенні рівному 0,3 дБм.
Інформація взята з сайту prointech.ru
Всі статті »
