Они включают в себя оптические соединители, розетки, шнуры, распределительные панели, кроссовые шкафы, соединительные муфты, оптические разветвители, аттеньюаторы, системы спектрального уплотнения и т.д. то есть все, что необходимо для обеспечения передачи оптического сигнала по волоконно-оптическому кабелю от передатчика к приемнику.
По мере роста сложности и увеличения протяженности волоконно-оптической кабельной системы роль пассивных компонентов возрастает. Практически все системы волоконно-оптической связи, реализуемые для магистральных информационных сетей, локальных вычислительных сетей, а также для сетей кабельного телевидения, охватывают сразу все многообразие пассивных волоконно-оптических компонентов.
Самой важной проблемой передачи информации по ВОЛС является обеспечение надежного соединения оптических волокон. Оптический соединитель – это устройство, предназначенное для соединения различных компонентов волоконно-оптического линейного тракта в местах ввода и вывода излучения. Такими местами являются: оптические соединения оптоэлектронных модулей (приемников и передатчиков) с волокном кабеля, соединения отрезков оптических кабелей между собой, а также другими компонентами. Различают неразъемные и разъемные соединители. Неразъемные соединители используются в местах постоянного монтажа кабельных систем. Основным методом монтажа, обеспечивающим неразъемное соединение, является сварка. Разъемные соединители (коннекторы) допускают многократные соединения/разъединения. Промежуточное положение занимают соединения типа механического сплайса.
Механический сплайс – это простое в использовании устройство для быстрой стыковки обнаженных волокон с покрытием с диаметром 250 мкм-1 мм посредством специальных механических зажимов. Используется как для одноразового, так и для многократного использования. По надежности и по вносимым потерям механический сплайс уступает сварному соединению.
По конструкции соединения бывают симметричными и несимметричными. Упрощенные схемы соединителей показаны на рис. 6.При несимметричной конструкции для организации соединения требуется два элемента: соединитель гнездовой и соединитель штекерный, рис. 6 а. Оптическое волокно в капиллярной трубке коннектора-штекера не доходит до торца капилляра, а остается в глубине. Напротив, волокно в гнездовом соединителе выступает наружу. При организации соединения физический контакт волокон происходит внутри наконечника-капилляра, который обеспечивает соосность волокон. Открытое волокно, и капиллярная полость у этих соединителей являются основными недостатками, снижающими надежность несимметричной конструкции. Особенно недостатки сказываются при большом количестве переподключений. Поэтому такой тип конструкции получил меньшее распространение.
При симметричной конструкции для организации соединения требуется три элемента: два соединителя и переходная розетка (coupling) (рис. 6 б). Главным элементом соединителя является наконечник (ferrule). Переходная розетка служит центрирующим элементом, выполненным в виде трубки с продольным разрезом – должен быть обеспечен контакт между наконечником и центрирующим элементом розетки (рис. 6 в). Центрирующий элемент плотно охватывает наконечники и обеспечивает их строгую соосность.
Рис. 6. Конструкции соединителей: а) несимметричная; б) симметричная; в) наконечник и центратор розетки симметричного соединителя
Внешний диаметр наконечника равен 2,5 мм. Наиболее жесткие требования предъявляются к параметрам отверстия (капилляра) наконечника. Оно должно быть достаточно большим, чтобы волокно могло войти в него, и при этом достаточно малым, чтобы люфт волокна был незначительным. Диаметр отверстия в соответствии со стандартом равен 126 +1/-0 мкм для одномодового волокна и 127 +1/-0 мкм для многомодового волокна. Наконечник, как самый прецизионный элемент соединителя, является самым дорогим. Наконечники бывают металлические (на основе нержавеющей стали), керамические (на основе циркония или оксида алюминия) и пластиковые наконечники. Предпочтительными являются наконечники керамические.Пластиковые наконечники высокого качества снижают стоимость соединителя.
К соединителям предъявляют следующие требования:
- малые вносимые потери;
- малое обратное отражение;
- устойчивость к внешним механическим, климатическим воздействиям;
- высокая надежность и простота конструкции;
- незначительное ухудшение характеристик после многочисленных повторных соединений.
Практика показала, что параметры этих элементов взаимосвязаны и зависимы друг от друга. Особо сильная зависимость параметров от параметров других элементов наблюдается у ОС. Например, достаточно сложно получить ОС с малыми потерями, если оптическое волокно (ВО) имеет большой разброс величины внешнего диаметра, диаметра сердцевины или разброс величины эксцентриситета сердцевины 0В относительно диаметра оболочки 0В, а также наличие самой величины эксцентриситета
С непрерывным ростом требований к ВОЛС растут требования к ОС. Например, постоянное совершенствование ВОК снижает планку величины оптических потерь в ОС. Величиной потерь, равной 0,2, дБ уже никого не удивишь.
Основными лидерами в области производства волоконно-оптических элементов, в том числе кабелей и соединителей, как и прежде, являются известные фирмы Японии, США. Франции, Германии и др.
В России после промышленного спада практически все фирмы и предприятия, занимающиеся монтажом и прокладкой ВОЛС, работают с использованием импортных компонентов и материалов. В стране наблюдается огромный разрыв между производством компонентов ВОЛС и постоянно растущим вводом в эксплуатацию последних. Картина такова, что волоконно-оптический кабель отечественный, а волокно в нем импортное, оптический соединитель отечественный, а наконечник и центратор импортные. Перечень таких примеров можно продолжить. Российский рынок волоконно-оптической техники обеспечивается в основном совместными предприятиями. А то, что не производится в России, разработчики аппаратуры и систем заказывают за рубежом.
В Красноярске в компании ООО "СЭР", Вы с легкостью можете приобрести необходимые компоненты ВОЛС (Адаптеры, Патчкорды, Пигтейлы) как отечественного производства, так и зарубежного.
Картина технологической зависимости в области волоконно-оптической техники от Запада очевидна. Отсюда напрашивается вывод, что необходима жесткая концентрация государственных средств и сил на минимальном количестве предприятий, сохранивших научно-технический потенциал. Учитывая фундаментальность, наукоемкость и значимость для России волоконно-оптической техники, для ее реализации необходима государственная поддержка.
Следует заметить, что оптический соединитель по массовости применения и разнообразию конструкций постепенно приближается к электрическому разъему. На рисунке 7 представлена классификация ОС с точки зрения структурного участия ОС в ВОЛС. Однако требования, предъявляемые к соединителям, определяются условиями эксплуатации ВОЛС, а российские условия, как известно, достаточно жесткие.
В ЦНИТИ "Техномаш" ведутся разработки ОС с повышенными эксплуатационными свойствами, с сохранением требований международных стандартов по оптическим потерям и присоединительным размерам. Основными направлениями таких разработок являются:
первое - обеспечение полной (поперечной и продольной) герметизации места заделки ВОК в ОС и стыка 0В при пониженных и повышенных температурах окружающей среды; второе - обеспечение устойчивости к механическим воздействиям (вибрациям и ударам до 1500 д), при этом величина переменной составляющей информационного сигнала не должна превышать 10% от номинальной величины. Обратим внимание, что в данном случае использование разрезных центраторов проблематично. Нами сохранена отечественная технология производства ОС различного назначения на базе одномодовых и многомодовых 0В. Она основана на изготовлении прецизионных наконечников и замкнутых центраторов из металлокерамики ВК6 ОМ [1]. Ключевой операцией процесса является юстировка сердцевины 0В относительно сопрягаемой поверхности оптического наконечника. Этот процесс, и пока только этот, обеспечивает получение ОС с высокими параметрами из ОВ с пониженными геометрическими характеристиками. К сожалению, эта технология сложная, трудоемкая, требует сверхточного специального оборудования и контрольно-измерительной аппаратуры. Себестоимость ОС при такой технологии нас не удовлетворяет.
Рис. 7. Классификация ОС с точки зрения структурного участия ОС в ВОЛС
Учитывая гамму конъюнктурных соображений, очевидно, стране нужна своя технология производства ОС с использованием наконечников и центраторов из керамики. Отсутствие такой технологии - самое уязвимое место в отечественном производстве ОС. Заметим, большой научный и практический интерес представляет использование нанофазных керамических композитов, отличительной особенностью которых является отсутствие усадки при формообразовании прецизионных деталей.
Совместно с ведущими предприятиями страны мы начали разработки с целью создания технологии производства наконечников и центраторов из керамики на основе окиси циркония. Решение проблемы предполагается в три этапа:
получение мелкодисперсного порошка с регулярной фракцией и получение прецизионных заготовок наконечника и центратора;
разработка комплекса специального технологического оборудования и контрольной аппаратуры;
организация серийного производства изделий.
Решение первого этапа близится к завершению и есть все основания, что в 2000 году задача будет решена. Что касается второго этапа, то здесь основным препятствием будут являться объемы финансирования работ. После решения этих проблем задача организации серийного производства, на наш взгляд, не займет много времени, достаточно будет одного-двух кварталов (полугода).
Что касается состояния наших разработок, то нами совместно с ВНИИКП, ОКБ КП, НПО "Полюс" и др. предприятиями разрабатываются, разработаны и поставляются малыми сериями ОС для ВОЛС локальных информационных систем, для бортовых и полевых ВОЛС, работающих в условиях повышенных дестабилизирующих факторов.
Основными направлениями наших разработок ОС являются:
1. создание многоконтактных ОС;
2. создание вращающихся ОС;
3. создание миниатюрных ОС с диаметром наконечников 1,25 - 1,5 мм для внутриприборного монтажа, в том числе для установки на печатные платы;
4. унификация, модульное исполнение ОС;
5. стандартизация ОС.
В заключение хотелось бы отметить, что учеными мира, в том числе и нашими, ведутся поиски более совершенных видов передачи информации, базирующихся на развивающейся теории физического вакуума. Но, несмотря на это, нам не так уже долго осталось ждать момента, когда "созреет" аппаратура, которая сможет удовлетворить возможности ВОЛС по емкости и скорости передачи информации. Как только это произойдет, то будущие поколения не будут испытывать тесноты в каналах связи. И просматривая телепередачи, они будут испытывать комфорт от объемных изображений на экране и наслаждаться от запахов лесов, садов, рек и морских просторов. А включая свою систему, они даже не заметят, какую услугу им оказал оптический соединитель.
