CC BY
21DOI 10.24412/2308-6920-2021-6-38-39
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПРОИЗВОДСТВА НА ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СПЛАВНЫХ (FBT) ОПТИЧЕСКИХ
РАЗВЕТВИТЕЛЕЙ
Базакуца П.В.1, Боев М.А.2, Никитин А.И.2
1ООО «Оптические телекоммуникации (ОПТЕЛ)», г. Москва 2Национальный Исследовательский Университет «МЭИ», г. Москва E-mail: Nikitin.Andrey.7@yandex.ru
Оптические разветвители применяют при распределении мощности оптического сигнала и уплотнении каналов связи в волоконно-оптических сетях связи [1].
В активно развивающихся системах связи со спектральным уплотнением каналов (WDM, CWDM, DWDM), в том числе в системе локальной связи по схеме, так называемых пассивных оптических сетей (PON), применяют оптические разветвители, которые должны соответствовать рекомендациям Международного Союза Электросвязи (МСЭ-Т) G.671 и L.37.
В настоящее время для строительства сетей PON используют разветвители, производимые по планарной интегрально-оптической технологии (PLC), которые, как правило, имеют равномерное по всем выходным плечам деление оптической мощности. Для оптимального же деления оптической мощности в древовидных сетях, каковыми и являются сети PON, целесообразно применять разветвители и с дробным делением оптической мощности. Дробное же деление мощности легче и дешевле обеспечить в разветвителях, изготовленных по сплавной технологии (FBT). Сплавные разветвители также обладают меньшим вносимым затуханием по сравнению с планарными разветвителями [2]. Для возможности реализации и совершенствования развивающихся систем связи со сложной архитектурой требуется активное развитие и внедрение сплавных оптических разветвителей, поэтому тема исследования актуальна [3].
В настоящей работе проведено теоретическое и экспериментальное исследование зависимости влияния технологических параметров производства оптических разветвителей, изготовленных из различных оптических волокон, соответствующих рекомендациям МСЭ-Т G.652.D, G.657.A1, G.657.A2, G.657.B3 от технологических параметров процесса.
Сплавные оптические разветвители были изготовлены на специализированной установке для сплавления оптических волокон, разработанной в ООО «ОПТЕЛ». Разработанная установка позволяет варьировать значения большого количества параметров, таких как скорость вытяжки оптических волокон, потоки водорода и кислорода. Установка имеет набор горелок различного диаметра. Можно изменять время нагрева волокон перед вытяжкой, длину предварительного нагрева и вытяжки одного из оптических волокон, количество полных циклов осцилляции интенсивности излучения между оптическими волокнами и другие.
Результаты экспериментального исследования позволили получить представление о геометрических формах зоны сплавления, значение технологических параметров процесса при производстве оптических разветвителей из различных типов оптических волокон. Результаты измерений габаритов сплавленных волокон показали, что зона сплавления неоднородна по длине, а от температуры сплавления зависит форма поперечного сечения [4]. Полученные результаты показали, что сплавные оптические разветвители, изготовленные из оптических волокон, соответствующих рекомендациям G.652.D, G.657.A1 и G.657.A2 имеют схожие технические характеристики, а характеристики разветвителей, которые изготовлены из оптических волокон, соответствующих рекомендации G.657.B3, имеют отличия при одинаковых технологических параметрах процесса сплавления. Дальнейшие исследования проводили для двух групп оптических разветвителей. Первая группа включала в себя оптические разветвители, изготовленные из оптических волокон, соответствующих рекомендациям G.652.D, G.657.A1 и G.657.A2, а вторая - G.657.B3.
Для первой группы разветвителей результаты экспериментов показали, что при повышении температуры сплавления оптических волокон увеличивается период спектрального пропускания и ответвления [5].
Изменение диаметра горелок и потоков газов приводит к изменению ширины зоны сплавления оптических волокон. В данном эксперименте ширину зоны сплавления варьировали от 3 до 16 мм.
Было выявлено что, при большей ширине зоны сплавления вносимое затухание в сплавных оптических разветвителях получается меньше.
Скорость вытяжки не оказывает существенного влияния на технические характеристики оптических разветвителей, если при заданной скорости вносимое затухание не превышает предельно-допустимые значения. Предварительный нагрев оптических волокон перед вытяжкой в пределах 1-4 секунд позволяет добиться лучшей температурной стабильности оптических разветвителей.
При предварительном нагреве и вытяжке одного из двух впоследствии сплавляемых оптических волокон, было выявлено изменение спектральных характеристик оптических разветвителей. При определенных соотношениях диаметров оптических волокон, получаемых в результате предвытяжки, можно добиться необходимого периода спектрального пропускания и ответвления для применения разветвителей в сетях связи со спектральным уплотнение каналов связи.
От количества полных осцилляций интенсивности излучения между оптическими волокнами также зависят периоды спектрального пропускания и ответвления. Чем больше осцилляций в процессе вытяжки, тем меньше периоды спектрального пропускания и ответвления, что позволяет производить на основе данной технологии оптические мультиплексоры [6]. Также стоит отметить, что оптические разветвители, изготовленные с большим количеством осцилляций интенсивности излучения между волокнами, обладают большим затуханием и меньшей температурной стабильностью.
Для второй группы разветвителей были выявлены схожие характеры зависимостей результирующих технических характеристик от варьируемых технологических параметров производства, за исключением того, что для обеспечения предельно-допустимых потерь сплавление должно происходить при более высоких температурах, чем для первой группы.
Также стоит отметить, что оптические разветвители, изготовленные из оптических волокон G.657.B3 обладают большей температурной стабильностью, чем оптические разветвители из оптических волокон G.652.D, G.657.A1 и G.657A2.
Для описанных выше экспериментальных зависимостей параметров передачи разветвителей от параметров технологического процесса их изготовления подготовлены уравнения, аналитически описывающие указанные зависимости и позволяющие подбирать параметры технологического процесса под требуемые параметры разветвителей.
Таким образом, в работе экспериментально выявлены и аналитически описаны зависимости параметров передачи сплавных разветвителей от технологических параметров процесса их изготовления, показано, что подбор параметров технологического процесса позволяет создавать сплавные разветвители с произвольным, наперёд заданным коэффициентом деления мощности, одинаковым в спектральной полосе рабочих длин волн, удовлетворяющей требованиям действующих стандартов для их применения в системах WDM, CWDM и DWDM.
Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 20-3890173.
Литература
1. Никитин А.И., Боев М.А. Технология изготовления сплавных оптических разветвителей // Актуальные проблемы физической и функциональной электроники: материалы 22-й Всероссийской молодежной научной школы-семинара. - Ульяновск: УлГТУ, 2019. - С. 39-40
2. Базакуца П.В., Боев М.А., Никитин А.И. Исследование спектральных характеристик оптических разветвителей // ФОТОН-ЭКСПРЕСС. - М.: ФЭ, 2019. - С. 178-179
3. Никитин А.И., Боев М.А. Изготовление сплавных (FBT) оптических разветвителей с конфигурациями делений 1х3, 1х4, 1х5 //РАДИОЭЛЕКТРОНИКА, ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭНЕРГЕТИКА: Двадцать шестая Междунар. науч.-техн. конф. студентов и аспирантов. - М.: ООО «Центр полиграфических услуг «Радуга», 2020 - С. 369
4. Никитин А.И., Боев М.А. Влияние температуры на затухание в сплавных оптических разветвителях для соединения оптических кабелей // РАДИОЭЛЕКТРОНИКА, ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭНЕРГЕТИКА: Двадцать пятая Междунар. науч.-техн. конф. студентов и аспирантов. - М.: ООО «Центр полиграфических услуг «Радуга», 2019. - С. 342
5. Никитин А.И., Боев М.А. Влияние степени сплавления оптических волокон на параметры передачи сплавных (FBT) оптических разветвителей в кабельных сетях связи// РАДИОЭЛЕКТРОНИКА, ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭНЕРГЕТИКА: Двадцать седьмая Междунар. науч.-техн. конф. студентов и аспирантов. - М.: ООО «Центр полиграфических услуг «Радуга», 2021. - С. 392
6. Базакуца П.В., Боев М.А., Никитин А.И. Применение оптических разветвителей в сетях связи со спектральным уплотнением // КАБЕЛИ и ПРОВОДА. - М.: ООО «ЖУРНАЛ «КАБЕЛИ И ПРОВОДА», 2020. -№6(386) С. 17-23
