Optinis slopinimasišlieka viena iš mažiau spalvingų, tačiau absoliučiai svarbių optinių skaidulų sistemų funkcijų. Kai imtuvo jautrumo slenksčiai gali būti viršyti-arba kai nuorodų galios biudžetas reikalauja tikslaus kalibravimo-įsijungia slopintuvai. Esminis pasyvaus ir aktyvaus variantų padalijimas atspindi gilesnį inžinerinį-nuosprendį, kuris lemia tinklo projektavimo sprendimus telekomunikacijų, duomenų centrų ir bandymų aplinkose.
Pasyvus požiūris: paprastumas kaip stiprybė
Pasyvieji slopintuvai veikia be elektros energijos. Visiškas sustojimas. Ši viena charakteristika apima beveik visa kita apie juos.
Fizika čia yra paprasta. Jūs arba sugeriate fotonus (legiruoto stiklo ar metalo jonų filtrus), sukuriate oro tarpą tarp skaidulų galų arba tyčia iškreipiate optinį kelią. Tarpo-tipo slopintuvai tiesiogine prasme sukuria kontroliuojamą atskyrimo-šviesą toje erdvėje ir tik dalis susijungia atgal į priimantį skaidulą. Legiruoti variantai veikia skirtingai; jonai, įterpti į stiklo matricą, optinę energiją paverčia šiluma. Įdiegus nė vienas metodas nereikalauja išorinio įsikišimo.
Fiksuoti slopintuvai dominuoja panaudojant lauką. 10 dB integruotas slopintuvas kainuoja gal penkiolika dolerių, įdiegiamas per kelias sekundes ir greičiausiai tarnaus ilgiau nei prijungiama įranga. Įprastos reikšmės-3 dB, 5 dB, 7 dB, 10 dB, 15 dB, 20 dB – apima daugumą scenarijų. Jungčių stiliai atspindi platesnę pramonę: LC ir SC šiuolaikiniams įrenginiams, FC senoms ir bandomoms sąrankoms, kartais APC variantai, kai svarbu grąžinti nuostolius.
Kintamieji optiniai slopintuvai (VOA) pasyvioje formoje naudoja mechaninį reguliavimą. Pasukite ratuką, perjunkite neutralų-tankio filtrą, pakeiskite tarpo atstumą. Priklausomai nuo slopinimo diapazono ir tikslumo, jie kainuoja nuo 50 USD iki kelių šimtų dolerių. Gerieji laikosi ±0,5 dB tikslumu. Pigūs... ne.
Temperatūros stabilumas tarp gamintojų labai skiriasi. Specifikacijos lapuose gali būti nurodoma 0,02 dB/laipsnis , bet aš mačiau, kad vasaros mėnesiais įrenginiai lauko aptvaruose dreifuoja žymiai daugiau. Tarpo-tipo modeliai paprastai būna stabilesni temperatūroje-, nei pagrįsti absorbcija{5}}, nors tai nėra visuotinai tiesa.
Grąžinimo praradimas nepastebimas, kol nesukelia problemų. Standartinė UPC apdaila suteikia jums gal 50 dB grąžos praradimą. APC viršija 60 dB. DWDM sistemoms arba analoginėms vaizdo nuorodoms šis skirtumas yra labai svarbus. Dėl pagrindinio eterneto ryšio tikriausiai ne.
Aktyvus slopinimas: kai tinklams reikia galvoti
Aktyvūs VOA atstovauja iš esmės skirtingą inžinerijos filosofiją. Šie įrenginiai moduliuoja optinę galią elektroniniu būdu, todėl galima nuotoliniu būdu valdyti, automatizuoti grįžtamojo ryšio kilpas ir integruoti su tinklo valdymo sistemomis.
Technologinis kraštovaizdis čia labai suskaidomas:
MEMS{0}}pagrįsti VOAnaudokite mikroskopinius veidrodžius -paprastai silicio-, kurie pakreipiami veikiant elektrostatinei jėgai. Keičiant veidrodžio kampą, nustatoma, kiek šviesos susijungia tarp įvesties ir išvesties skaidulų. Atsakymo laikas svyruoja apie 1–10 milisekundžių. Tai dominuoja telekomunikacijų programose, kuriose patikimumas ir greičio reikalavimai nėra ekstremalūs.
Skystųjų kristalų slopintuvaipoliarizuokite gaunamą šviesą, tada pasukite tą poliarizacijos būseną keisdami įtampą LC elemente. Pasroviui esantis poliarizatorius blokuoja daugiau ar mažiau šviesos, priklausomai nuo orientacijos. Lėtesnis nei MEMS-10–100 milisekundžių įprastas, bet mechaniškai paprastesnis. Nėra susidėvėjusių judančių dalių.
Termo{0}}optikos dizainasišnaudoti lūžio rodiklio pokyčius priklausomai nuo temperatūros. Šildykite bangolaidžio sekciją, pakeiskite režimo jungtį, sureguliuokite slopinimą. Jie puikiai integruojasi į plokščias šviesos bangų grandines (PLC), kad būtų sukurti kompaktiški kelių kanalų sprendimai.
Electro{0}}optiniai moduliatoriairemiantis ličio niobatu, gali pasiekti mažiau nei{0}}mikrosekundės atsaką. Brangūs ir -varžos reikalaujantys, bet niekas kitas jų nepaliečia dėl greičio.
Daug laiko praleidau su kelių pardavėjų MEMS įrenginiais. Veikimo skirtumai tarp 400 ir 400 modulių ir 1 200 modulių dažnai susiję su valdymo elektronika, o ne su pačiu optiniu varikliu. Geresni DAC, griežtesnės grįžtamojo ryšio kilpos, sudėtingesni temperatūros kompensavimo algoritmai. Brangūs įrenginiai išlaiko ±0,1 dB tikslumą visame jų veikimo diapazone; biudžeto parinktis gerą dieną gali valdyti ±0,3 dB.
Kur tai praktiškai svarbu
DWDM sistemos yra aiškiausias aktyvaus slopinimo atvejis. Keturiasdešimt, aštuoniasdešimt, net devyniasdešimt{1}}šešių bangos ilgių kanalų, sklindančių vienu metu,{2}}kiekvienas turi pasiekti imtuvą su maždaug lygiaverte galia. Gamybos tolerancijos lazeriniuose šaltiniuose, nedideli skaidulų praradimo bangos ilgių svyravimai, EDFA padidėjimo pokrypis... viskas vyksta link kanalo-į-kanalo galios skirtumų. ROADM mazgų VOA tai dinamiškai išlygina.
Valdymo schemos tampa sudėtingesnės. Optinių kanalų monitoriai matuoja galios lygius pagal bangos ilgį; kad duomenys būtų įvesti į algoritmus, nustatančius VOA nuostatas; sistema nuolat koreguojasi keičiantis eismo modeliams arba senstant komponentams. Niekas to nedaro rankiniu būdu.
Duomenų centro programos linkusios paprastesnio diegimo. Trumpi pasiekimai reiškia mažesnę sukauptą sklaidą ir nuostolių kitimą. Tačiau siųstuvo-imtuvo apsauga tebėra aktuali,-prijungus didelės-galios vieno-modės optiką prie daugiamodio imtuvo per netinkamą pataisą, detektorius sugestų be tinkamo slopinimo.
Bandymas ir matavimas dalijasi abiem kryptimis. Automatinės bandymo sistemos{1}}gamybos linijos, apibūdinančios siųstuvus-imtuvus, pvz.,{2}}reikalauja programuojamo slopinimo tūkstančius ciklų kasdien. Aktyvūs VOA integruojami per GPIB, USB arba eternetą. Laboratorinėje aplinkoje gali būti naudojamas bet kuris; tai priklauso nuo to, ar kas nors nori programiškai nušluoti slopinimą, ar tiesiog retkarčiais reikia numušti maitinimą.
Skaičiai, kurie žmonėms iš tikrųjų rūpi
Pasyviųjų fiksuotų slopintuvų įterpimo nuostoliai nežymiai viršija numatytą slopinimą -gal 0,3 dB perteklius. Mechaniniai VOA prideda šiek tiek daugiau dėl savo reguliavimo mechanizmų. Aktyvūs vienetai skiriasi; MEMS dizainas paprastai rodo 1–3 dB įterpimo praradimą esant minimaliam slopinimo nustatymui.
Paprastai tariant, energijos valdymas pasyviuosius įrenginius riboja labiau nei aktyvius. Dauguma pasyviųjų slopintuvų nurodo didžiausią įvestį apie 300-500 mW. Jei tai viršykite naudodami legiruotą{5}}stiklą, gali atsirasti šiluminė žala. Didelės galios programoms reikalingi specialūs įrenginiai, kurių galia yra 1 W ar daugiau.
Nuo poliarizacijos{0}}priklausomų nuostolių (PDL) aktyvios technologijos kenkia labiau nei pasyvios. MEMS veidrodžiai iš prigimties neskiria poliarizacijos būsenų, tačiau bet kokia nežymi optinio kelio asimetrija sukuria PDL. Skystųjų kristalų įtaisai-pagrindžiami poliarizacija-pagrįsti-reikia kruopštaus dizaino, kad tai būtų sumažinta. Specifikacijų lapuose gali būti rodomas 0,1-0,3 dB PDL; realaus pasaulio vienetai, patiriantys temperatūros įtampą, kartais tai viršija.
Nuo bangos ilgio{0}}priklausomas praradimas (WDL) yra svarbus plačiajuosčio ryšio programoms. Pasyvus slopintuvas, optimizuotas C-juostai, gali prastai veikti esant O-juostos bangų ilgiams. Aktyvieji įrenginiai susiduria su panašiais apribojimais, nors sudėtingi dizainai valdo santykinai vienodą atsaką per 1260–1620 nm.
Kainų realybė
Aš čia būsiu atviras. Pasyvūs fiksuoti slopintuvai iš esmės nieko nekainuoja. Kainos už standartines konfigūracijas nukrenta žemiau penkių dolerių už vienetą. Netgi „premium“ versijos su griežta tolerancija retai viršija penkiasdešimt dolerių.
Pasyvūs mechaniniai VOA užima vidurį: 100–400 USD už kokybiškus įrenginius su pagrįstu slopinimo diapazonu ir tikslumu.
Aktyvūs VOA prasideda maždaug 300pagrindinių modelių ir greitai lipa.Visų funkcijų įrenginiai su eterneto sąsajomis, dideliu slopinimo diapazonu, žemu PDL ir greitu atsaku lengvai pasiekiami 300 forba sicmodeliai ir greitai lipti.Visų funkcijų įrenginiai su eterneto sąsajomis, dideliu silpninimo diapazonu, mažu PDL ir greitu atsaku lengvai pasiekia 1500-2000. Integruoti kelių kanalų sprendimai ROADM programoms – tuo metu kalbame apie specializuotą įrangos kainodarą.
Visą gyvenimą trunkančios išlaidos šiek tiek pakeičia šį skaičiavimą. Pasyvieji įrenginiai iš esmės niekada nesugenda be fizinės žalos. Aktyviuose įrenginiuose yra elektronika, pavaros, programinė įranga-visi galimi gedimo režimai. MTBF specifikacijos maždaug 200 000-500 000 valandų skamba įspūdingai, kol neprisimenate, kad dešimties metų diegimas apima apie 87 000 valandų. Ne kiekvienas padalinys išgyvena.
Keletas dalykų, kuriuos verta žinoti
Pluošto galų valymas prieš montuojant bet kokį slopintuvą išlieka absurdiškai svarbus ir absurdiškai apleistas. Užteršimas jungties sąsajose padidina nenuspėjamus nuostolius ir sumažina grąžinimo nuostolius. Vieno-spustelėjimo valikliai kainuoja penkis dolerius už valymą, maždaug-pigus draudimas.
Atsekamumo dokumentai yra svarbūs, jei darote ką nors reglamentuojamo. Kalibruoti slopintuvai su NIST{1}}atsekiamais sertifikatais yra bandymo programoms; jie kainuoja daugiau ir reikalauja periodinio pakartotinio sertifikavimo.
Režimo kondicionavimas kartais susikerta su slopinimo reikalavimais. Vieno{1}}režimo paleidimas į daugiamodį šviesolaidį kartais naudoja ofsetinius pataisos laidus arba režimo{2}}kondicionavimo kabelius, kurie susilpnina konkrečias režimų grupes. Skirtinga problema, kartais painiojama su tiesioginiu slopinimu.
Rinka ir toliau vystosi integracijos link. Autonominiai slopintuvai neišnyksta, bet daugiau funkcijų sujungiama į modulius{1}}VOA kartu su optiniais jungikliais, integruotais į linijos korteles, įterptus į siųstuvų-imtuvų mazgus. Silicio fotonikos platformose dabar yra lusto slopinimo elementai, skirti nuosekliam siųstuvų-imtuvų dizainui.
Pasirinkimas tarp jų
Statinėms jungtims, kurioms reikia fiksuoto galios mažinimo: akivaizdu, kad pasyvūs slopintuvai. Nėra jokios priežasties tai perkomplikuoti.
Atliekant bandomąsias sąrankas su pasikartojančiais programiniais nuskaitymais: aktyvūs VOA atsiperka sutaupydami laiko.
Gamybos tinklams, kuriems reikalingas dinaminis reguliavimas: aktyvūs sprendimai su specifiniais technologijos pasirinkimais, priklausomai nuo greičio reikalavimų ir biudžeto.
Diegiant vietoje atokiose vietose be patikimo maitinimo: pasyvūs laimėjimai pagal numatytuosius nustatymus.
Hibridinis metodas-pasyvūs fiksuoti slopintuvai, skirti masiniam slopinimui, ir aktyvus VOA tiksliam reguliavimui-kartais ekonomiškai prasmingas. Norėdami priartėti, naudokite pigų fiksuotą 20 dB slopintuvą, o riboto-diapazono aktyviam įrenginiui leiskite tiksliai valdyti likusius 0–10 dB.
Be šių gairių, dominuoja kontekstas. Tinklo architektūra, veiklos filosofija, esamos valdymo sistemos, darbuotojų pažinimas, ryšiai su pardavėjais{1}}visa tai daro įtaką realiems sprendimams. Techniškai optimalus pasirinkimas ne visada yra praktiškai optimalus.
