CC BY
111Компоненты и технологии, № 3'2005
Компоненты ВОЛС
компании Afonics Fibreoptics
В современных условиях бурного развития информационных технологий при создании телекоммуникационных сетей широко используют волоконно-оптические линии связи (ВОЛС). Применение оптического волокна для передачи данных имеет ряд преимуществ по сравнению с традиционным способом передачи по кабелям с медными проводами, а порой оказывается, что связь можно установить только на основе оптоволоконных соединений.
Компоненты
Николай Щирица, к. т. н.
afonics@vital-ic.com
Є-
Изначально техника ВОЛС создавалась как средство связи с повышенной пропускной способностью, и это качество оптических линий с успехом реализовано.
Одним из случаев применения ВОЛС является защита данных при передаче в пространстве с повышенным уровнем электромагнитного излучения. Например, на производстве рядом с силовыми электроустановками кодовое соединение абонентов может оказаться совершенно неработоспособным. Сбой будет весьма вероятным, если линии передачи на основе коаксиального кабеля или кабеля на основе витых пар разместить вдоль силовых кабелей в одном кабельном канале. Напротив, прокладка в этих условиях оптоволоконного кабеля позволяет исключить влияние помех от силовых кабелей на линии передачи информации.
Другой пример эффективного применения оптического волокна — исключение нежелательного электромагнитного излучения от линии передачи информации. Это свойство оптоволокна обеспечивает надежную защиту данных от посторонних и отсутствие влияния нескольких линий передачи данных друг на друга.
Английская компания Afonics Fibreoptics (www.afonics.com), изготавливающая широкий спектр компонентов ВОЛС, по праву занимает сегодня лидирующие позиции в мире. Высокое качество своей продукции компания обеспечивает за счет использования организационно-технических прин-
Таблица
Наименование технической Материал волновода/материал оболочки
характеристики линии связи пластик/пластик стекло/пластик стекло/стекло
Произведение полосы частот на длину линии, МГц-км 3 20 300-1500
Диаметр волокна, мкм 350-1000 125-600 50-100
Дальность передачи малая средняя большая
Затухание сигнала, дБ/км 250 6 4
Числовая апертура* 0,50 0,37 0,30
Длина волны, нм 650 800 1300-1550
* Числовая апертура кабеля определяется по формуле ЫД = г'та = (пвол2 — по6ол2)|/2/ где а — критический угол оптического волновода; пвол и побол — коэффициенты преломления, соответственно, материалов волокна и оболочки кабеля.
28
ципов стандарта ISO 9001: 2000. Согласно объявленной политике в области качества в фирме непрерывно совершенствуются технологии изготовления и контроля выпускаемых изделий.
Номенклатура изделий Afonics Fibreoptics охватывает большую часть техники ВОЛС:
• оптоволоконные кабели длиной от 0,5 м до нескольких километров с разъемами;
• излучающие элементы (светодиоды, лазерные диоды различных типов);
• приемные элементы (фотодиоды, PIN-диоды);
• трансиверы (оптические приемопередатчики);
• устройства мультиплексирования в одном кабеле двух каналов связи с разными длинами волн (WDM); элементы двунаправленного действия, подключающие к одному концу кабеля лазерный диод и фотодиод (BiDi); излучающие элементы двойного действия, подключающие к одному концу кабеля два излучающих диода с разными длинами волн (combiners);
• модули преобразования последовательного интерфейса в параллельный.
Рассмотрим основные технические характеристики компонентов этих групп.
Оптоволоконные кабели
Одним из важных показателей оптического волновода, влияющим на возможную сферу применения (например, в локальной или магистральной связи), служит зависимость между его длиной и шириной полосы передаваемых частот. Неизбежная дисперсия светового импульса приводит к ограничению полосы частот. В таблице показаны параметры используемых в оптической связи типовых кабелей.
Компания Afonics Fibreoptics предлагает кабели трех типов:
• стеклянный одномодовый 9/125 c наружным диаметром 0,9, 1,6 или 3 мм, снабженный разъемами типов FC/PC, FC/APC, SC/PC, SC/APC, ST/PC, LC/PC, LC/APC;
• стеклянный многомодовый 62,5/125 диаметром 0,9, 1,6 или 3 мм, с установленными разъемами типов FC/PC, SC/PC, ST/PC, LC/PC;
-------www.finestreet.ru------------------------
Компоненты и технологии, № 3'2005
Компоненты
• стеклянный многомодовый 50/125 диаметром 0,9 или 3 мм, с разъемами типов FC/PC,
SC/PC, ST/PC, LC/PC.
Кабели всех этих типов изготавливаются одинарными (для симплексной связи) и двойными (для дуплексной). По индивидуальной заявке потребителю продадут отрезок кабеля точно отмеренной длины, а на концах установят разъемы не только одинаковых, но и различных типов.
Излучающие элементы
Две основные группы компонентов — светодиоды (light-emitting diode — LED) и полупроводниковые лазеры — служат оптическими излучателями. В последнее время налажено производство лазеров VCSEL (Vertical Cavity Surface-Emitting Laser) с улучшенным соотношением «цена — качество». Разнообразие предлагаемых излучающих элементов достаточно для создания, например, синхронных оптических сетей SONET уровня ОС-3 (со скоростью передачи 155 Мбит/с), ОС-12 (622 Мбит/с) или ОС-48 (2,488 Гбит/с).
Среди светодиодов имеются компоненты с различной диаграммой направленности излучения — с узкой диаграммой (edge-emitting LED — ELED), предназначенные для тонкого волокна 9/125, и с широкой (surface-emitting LED — SLED).
Характеристики светодиодов можно рассмотреть на двух примерах. SLED типа DXP0019 имеет длину волны 850 нм, оптическую мощность 90 мкВт, прямой ток 60 мА, тип кабеля 62,5/125, разъемы FC/PC, SC/PC, ST/PC и LC/PC (рис. 1).
Другой пример — диод ELED типа EXP0015, имеющий длину волны излучения 1300 нм, предназначен для стыковки с кабелем 9/125 внешним диаметром 0,9 мм. Оптическая мощность диода не менее 15 мкВт; ширина спектра 60 нм; полоса частот передачи данных 200 МГц. Светодиод герметично закреплен
в корпусе и соединен с отрезком кабеля длиной не менее 1 м, на конце которого установлен разъем ST/PC. Рабочая температура диода — от -10 до +65 °С (рис. 2).
Лазерные диоды также представим на примере двух образцов.
Например, компонент LXR0106 — лазерный диод Фабри-Перо (FP) в герметичном корпусе LC TOSA со встроенным фотодиодом для контроля оптической мощности. Длина волны излучения 1310 нм, материал кристалла InAlGaAs. Этот высоконадежный лазер предназначен для скоростей передачи до 2,488 Гбит/с в локальных сетях. Диапазон рабочих температур — от-40 до +85 °С ().
Лазерный VCSEL-диод типа VXR0015, работающий на волне 850 нм, предназначен для кабеля 50/125. Выходная оптическая мощность более 200 мкВт, ее контролируют с помощью встроенного фотодиода; ширина спектра 0,5 нм; скорость передачи данных 1,25 Гбит/с. Светодиод герметично закреплен в корпусе для монтажа на печатную плату и снабжен разъемом ST. Рабочая температура — от 0 до +70 °С. Этот диод показан крайним справа на рис. 3.
Приемные элементы
В этой группе рассмотрим характеристики трех различных компонентов.
Кремниевый PIN-фотодиод диапазона волн 850 нм обеспечивает скорость приема данных
Рис. 3. Лазерные диоды в корпусах с разъемами
Рис. 1. Внешний вид светодиода SLED DXP0019 типов ST, LC, FC и SC
до 1,25 Гбит/с. Его чувствительность не менее 0,25 А/Вт; максимальный темновой ток 0,1 нА; емкость не более 1,6 пФ. Диод герметично установлен в корпусе для монтажа на печатную плату, соединен с метровым отрезком кабеля 50/125 (наружный диаметр 0,9 мм) с разъемом FC/PC на конце. Рабочий температурный диапазон составляет от -40 до +85 °С. Внешний вид аналогичен показанному выше светодиоду ЕХР0015.
К числу более сложных устройств можно отнести РШ-фотодиод с усилителем, например, ТХР0041. Материал диода— InGaAs; диапазон волн от 1270 до 1560 нм; скорость приема информации от 100 бит/с до 1,25 Гбит/с. Прибор обладает дифференциальной чувствительностью более 5 мВ/мкВт; оптическая чувствительность составляет 26 дБм. Усилитель питается постоянным напряжением от 3,3 до 5 В, имеет эффективную автоматическую регулировку усиления, а также два выхода сигнала — прямой и инверсный. Корпус компонента такой же, как у ЕХР0015, для монтажа на плату. Здесь применены кабель 9/125 диаметром 0,9 мм и разъем FC/PC. Диапазон рабочих температур от -40 до +85 °С.
Еще одну категорию приемных элементов образуют лавинные фотодиоды, предназначенные для высокоскоростной связи в сетях передачи данных, в кабельном телевидении и т. п. К примеру, диод АХР0018, изготовленный из материала InGaAs, позволяет принимать информацию со скоростью до 2,5 Гбит/с. Его чувствительность очень велика — не менее 6 А/Вт при = 1300 нм; темновой ток не более 10 нА; емкость — менее 0,5 пФ. Этот диод находится в герметичном корпусе для монтажа на печатную плату, соединенном с кабелем 9/125 (наружный диаметр 0,9 мм). На конце кабеля смонтирован разъем FC/PC. Диапазон рабочих температур от -40 до +85 °С.
Продолжение следует
www.finestreet.ru
29
