ПАСИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ТРАКТОВ ВОЛС (часть 2)

Оптические разветвители

Оптические разветвители (ответвители) являются обязательным элементом ВОСП. Они подразделяются на селективные (чувствительные к длине волны) и неселективные. Первые применяются для объединения (или разъединения) сигналов с различными оптическими несущими и называются мультиплексорами (и демультиплексорами соответственно). Вторые используются для разветвления оптической мощности при наличии большого числа оконечных устройств в линии связи, подключения шины данных в ЭВМ, в оптических системах телевидения и т. п.

Неселективные разветвители

Неселективные разветвители подразделяют на два основных типа:

· симметричные (Х-образные), рис. 19.1, а;

· несимметричные (Y-образные), рис. 19.1, б.

Разветвитель Y-типа с одним входом и двумя выходами, предназначенный для ответвления заданной части мощности оптического излучения, называется ответвителем, или же разветвителем Т-типа. Разветвитель, Y-типа с одним входным и более чем двумя выходными оптическими портами называется звездообразным (или разветвителем типа «звезда»).

Различают направленные и ненаправленные разветвители. В первых коэффициент передачи между оптическими портами (полюсами многополюсника) зависит от направления распространения оптического излучения.

На базе Т-разветвителей проектируются локальные сети с общей шиной (рис. 19.2).

Разветвитель устанавливается на каждом узле и служит для отвода части энергии от шины к приемопередатчику присоединенного к узлу оборудования. В этом случае сигнал проходит через N-1 узлов прежде, чем достигнет приемника. Потери увеличиваются линейно с ростом числа терминалов, подключенных к шине. При этом необходимо учитывать соединительные потери (связанные с рассогласованием диаметров и апертур) для каждого узла. Поскольку на каждом узле используется как входной, так и выходной порты, то общее количество соединений составляет 2N. Последний вид потерь также имеет тенденцию линейного увеличения с ростом числа терминалов. В этой связи Т-разветвители могут эффективно работать только при ограниченном числе терминалов.

В разветвителях типа звезда световой поток в равной степени распределяется между всеми выходными портами. Потери включения данного типа разветвителя пропорциональны логарифму числа ответвлений. Поэтому этот тип разветвителя более эффективен в сети с большим количеством станций.

Звездообразный ответвитель, показанный на рис. 19.3, состоит цилиндрического корпуса со стеклянным смесительным стержнем 1. Один из концов смесительного стержня представляет собой сферическое зеркало 2, на другой конец нанесено просветляющее покрытие 3. Излучение, выходящее из какого-либо световода 4, отражается от зеркала и равномерно распределяется по всем световодам. Это дает возможность каждому терминалу в системе передавать и принимать данные от любого другого терминала.

По своей конструкции разветвители разделяют на две основные группы: биконические, в которых излучение передается через боковую поверхность, и торцевые, в которых излучение передается через торец.

В обеих группах излучение может передаваться либо при непосредственном контакте световодов, либо через вспомогательные элементы: зеркала, линзы, смесители. В биконических разветвителях свет может быть извлечен через боковую поверхность при преобразовании направляемой моды в моду излучения или при связи со вторым световодом через исчезающее поле (рис. 19.4). Аналогично биконическим ответвителям могут быть реализованы ответвители на планарных структурах.

Из разветвителей торцевого типа наиболее распространены такие, в которых торцы выходных световодов непосредственно состыковываются с торцом входного световода и закрепляются каким-либо механическим способом или заливаются каплей клея. Изменяя взаимное положение торцов сердечника и подбирая их поперечное сечение можно изменять в широких пределах отношение мощностей в разных каналах (рис. 19.5).

Оптические разветвители характеризуются как общими для всех оптических устройств параметрами, так и специфическими параметрами: переходным ослаблением, развязкой (изоляцией) плеч и направленностью.

На рис. 19.4 показана работа идеального направленного ответвителя, когда при возбуждении плеча 1 сигнал проходит только в одно плечо 3 вспомогательного световода. В реальном ответвителе во вторичном световоде сигнал появляется в обоих плечах.

Направленность D определяется логарифмом отношения мощностей в плечах 3 и 4 при возбуждении со стороны плеча 1.

.

В идеальном случае Р₄=0 и D =¥. Реально считается приемлемой величина D >20 дБ.

Переходное ослабление (ослабление на отвод) определяется логарифмом отношения мощностей: поступающей в ответвитель и ответвленной:

.

Переходное ослабление теоретически можно сделать любой величины: от 0 до ¥. Последнее соответствует отсутствию связи между световодами. Величина переходного ослабления определяется его функциональной ролью. Направленный ответвитель с a_п=3 дБ называют мостом. В плечи 2 и 3 моста проходят равные по мощности сигналы Р₂=Р₃.

Развязкой или изоляцией плеч, например, 1 и 4 называют следущую величину:

.

Изоляция плеч a_р >D, a_п >a_п.