Se hai mai progettato o installato una rete PON, un sistema di distribuzione CATV o un rubinetto di monitoraggio della fibra, hai utilizzato un accoppiatore in fibra ottica. E se hai scelto quello sbagliato - rapporto di divisione sbagliato, tecnologia sbagliata, finestra di lunghezza d'onda sbagliata - lo hai scoperto nel modo più duro quando gli abbonati all'estremità della linea non ricevevano segnale o le tue letture OTDR non avevano senso.
Gli accoppiatori in fibra ottica sono dispositivi passivi che dividono, combinano o ridistribuiscono i segnali ottici. Sembrano semplici. Il processo di selezione no. Questa guida spiega come le due principali tecnologie di produzione differiscono effettivamente in termini di prestazioni, come calcolare il budget di perdita per il rapporto di suddivisione specifico e come scegliere l'accoppiatore giusto per FTTH, monitoraggio di data center, CATV e applicazioni di test.
Cosa fa realmente un accoppiatore in fibra ottica
Un accoppiatore in fibra ottica prende un segnale ottico da una o più fibre di ingresso e lo distribuisce a due o più fibre di uscita - o viceversa. Il segnale rimane nel dominio ottico per tutto il tempo. Nessuna conversione elettrica. Nessuna fonte di alimentazione richiesta. Ecco perché vengono chiamati dispositivi passivi.
Il problema: dividere la luce significa dividere il potere. Ogni volta che dividi un segnale, ciascuna porta di uscita riceve meno potenza di quella di ingresso. Una suddivisione perfetta di 1×2 50/50 fornisce a ciascuna uscita esattamente la metà della potenza in ingresso - ovvero una perdita minima di 3,0 dB per porta di uscita, puramente dovuta alla fisica della divisione dell'energia. I dispositivi del mondo reale- aggiungono una piccola quantità di perdita in eccesso oltre a quel minimo teorico.
Questa perdita è cumulativa. Una suddivisione 1×4 costa almeno 6,0 dB. Un 1×8 costa 9,0 dB. Un 1×32 costa 15,0 dB. Comprendere questo è il fondamento di ogni decisione di selezione dell'accoppiatore - se il budget del collegamento non è in grado di assorbire la perdita di suddivisione, nessun accoppiatore al mondo farà funzionare la rete.
FBT vs. PLC: le due tecnologie che contano
Esistono diversi modi per produrre accoppiatori in fibra ottica, ma in pratica dominano due tecnologie: FBT (Fused Biconical Taper) e PLC (Planar Lightwave Circuit).
Accoppiatori FBT
Gli accoppiatori FBT sono realizzati attorcigliando insieme due o più fibre nude, quindi riscaldando e allungando (fondendo e rastremando) la giunzione finché i nuclei delle fibre non sono abbastanza vicini da consentire alla luce di accoppiarsi tra loro. Il rapporto di divisione è controllato dalla lunghezza e dal grado di rastremazione.
Punti di forza:
- Costo inferiore per un numero ridotto di porte (1×2, 1×4, 2×2)
- Può essere sintonizzato su rapporti di divisione disuguali (ad esempio, 10/90, 20/80, 30/70) in modo semplice ed economico
- Buone prestazioni all'interno di una finestra di lunghezza d'onda ristretta
- Dimensioni ridotte della confezione per suddivisioni semplici
Limitazioni:
- L'uniformità diminuisce all'aumentare del numero di porte - un FBT 1×8 presenta una distribuzione della potenza notevolmente disomogenea tra le uscite
- Perdita dipendente dalla lunghezza d'onda-: le prestazioni a 1310 nm e 1550 nm possono differire in modo significativo a meno che non sia specificato come doppia-finestra
- Praticamente limitato a 1×32 massimo, con scarsa uniformità oltre 1×8
- Ciascuno stadio suddiviso aggiuntivo costituisce una giunzione con fusibile separata, che aumenta la perdita in eccesso cumulativa
Ideale per:accoppiatori di presa per il monitoraggio (90/10, 95/5), piccola distribuzione CATV, accoppiatori bidirezionali 2×2, suddivisioni a basso numero-sensibili ai costi.
Splitter PLC
Splitter PLCutilizzare la litografia a semiconduttore per incidere circuiti di guida d'onda ottica su un substrato di vetro di silice. La scissione avviene su un chip - consideralo come un minuscolo circuito ottico. Gli array di fibre di ingresso e uscita sono collegati al chip.
Punti di forza:
- Eccellente uniformità su tutte le porte di uscita - un PLC 1×32 fornisce una potenza quasi identica a ogni porta
- Design a banda larga: funziona tra 1260 e 1650 nm senza variazioni dipendenti dalla lunghezza d'onda-
- Scala in modo efficiente per un numero elevato di porte (1×64, 2×64)
- Compatto per rapporti di split elevati - un PLC 1×32 è appena più grande di un FBT 1×4
- Migliori stabilità-a lungo termine e prestazioni termiche
Limitazioni:
- Costo più elevato rispetto a FBT per un numero basso di porte (1×2, 1×4)
- Meno flessibile per rapporti di suddivisione non uguali personalizzati - la maggior parte degli splitter PLC sono solo suddivisi uguali-
- Perdita di inserzione minima leggermente più alta a 1×2 rispetto a FBT (tipicamente 3,8 dB contro. 3.4 dB)
Ideale per:Implementazioni GPON/XGS-PON FTTH (1×8, 1×16, 1×32, 1×64), qualsiasi applicazione che richiede una distribuzione uniforme dell'energia, sistemi a banda larga che trasportano più lunghezze d'onda.
Il confronto
| Parametro | Accoppiatore FBT | Divisore PLC |
|---|---|---|
| Tecnologia | Conicità in fibra fusa | Guida d'onda litografica su chip di silice |
| Porte massime pratiche | 1×32 (1×8 ottimale) | 1×64 (o 2×64) |
| Uniformità (1×8) | Variazione di ±1,0–2,0 dB | Variazione di ±0,5–0,8 dB |
| Gamma di lunghezze d'onda | Finestra singola o doppia (1310/1550 nm) | Banda larga 1260–1650 nm |
| Rapporti di divisione disuguali | Facile ed economico (10/90, 20/80, ecc.) | Ordine difficile/personalizzato |
| Temp. operativa | Da -20 gradi a +70 gradi tipico | Da -40 gradi a +85 gradi tipico |
| Costo (1×2) | $ | $$ |
| Costo (1×32) | $$$ (FBT a cascata) | $$ (fiche singola) |
Il punto di incrocio è di circa 1×8. Al di sotto di questo, FBT è solitamente più economico. Oltre a ciò, il PLC vince sia in termini di uniformità che di costi.
Rapporti di divisione e perdite: i calcoli che ti servono
Ogni accoppiatore/splitter ha una perdita di inserzione minima teorica determinata dal rapporto di split. Ecco la tabella di riferimento:
| Rapporto di divisione | Perdita minima teorica | Perdita tipica del PLC | Perdita tipica di FBT |
|---|---|---|---|
| 1×2 | 3,0 dB | 3,2–3,8 dB | 3,2–3,6 dB |
| 1×4 | 6,0 dB | 6,5–7,2 dB | 6,5–7,5 dB |
| 1×8 | 9,0 dB | 9,5–10,5 dB | 10,0–12,0 dB |
| 1×16 | 12,0 dB | 12,5–13,5 dB | 13,5–16,0 dB |
| 1×32 | 15,0dB | 15,5–17,0 dB | 17,0–21,0 dB |
| 1×64 | 18,0dB | 18,5–21,0 dB | Non pratico |
Notare come la perdita FBT diverge da quella PLC all'aumentare del numero di porte. A 1×32, un accoppiatore FBT può essere 4–5 dB peggiore di un PLC - questa è la differenza tra un collegamento FTTH funzionante e uno morto.
Esempio-nel mondo reale: budget per il collegamento GPON FTTH
Un sistema GPON standard (ITU-T G.984) ha un budget ottico massimo di 28 dB tra OLT e ONT. Ecco come si presenta una tipica distribuzione 1×32:
| Componente | Perdita |
|---|---|
| Separatore PLC (1×32) | 17,0dB |
| Fibra di alimentazione (10 km × 0,35 dB/km) | 3,5 dB |
| Fibra di distribuzione (2 km × 0,35 dB/km) | 0,7dB |
| Connettori SC-APC(6 coppie × 0,3 dB) | 1,8 dB |
| Punti di giunzione (4 × 0,1 dB) | 0,4dB |
| Totale | 23,4 dB |
| Margine rimanente | 4,6 dB |
Quel margine di 4,6 dB tiene conto dell'invecchiamento, della variazione di temperatura e delle giunzioni future. Se avessi utilizzato un accoppiatore FBT a 21 dB invece di un PLC a 17 dB, saresti a 27,4 dB - pericolosamente vicino al limite di 28 dB con un margine di soli 0,6 dB. Un connettore sporco e sei fuori.
Questo è il motivo per cui ogni operatore FTTH utilizza splitter PLC per 1×16 e superiori. Il budget delle perdite non perdona le perdite in eccesso della FBT in caso di rapporti di frazionamento elevati.
Forme degli accoppiatori e a cosa servono
Al di là del rapporto di divisione e della tecnologia, gli accoppiatori sono disponibili in diverse configurazioni topologiche:
Accoppiatore Y (1×2):La divisione più semplice. Un ingresso, due uscite. Utilizzato per intercettazioni di segnali, percorsi di ridondanza e monitoraggio bidirezionale. Disponibile come FBT o PLC.
Accoppiatore a T (divisione diseguale):Un 1×2 con distribuzione volutamente irregolare - 90/10, 80/20, 70/30. Quasi sempre FBT. Utilizzato per il monitoraggio del tap in cui si desidera campionare una piccola porzione del segnale senza ridurre in modo significativo la potenza del percorso principale.
Accoppiatore X (2×2):Due ingressi, due uscite. Funziona contemporaneamente sia come splitter che come combinatore. Essenziale per la comunicazione bidirezionale su una singola fibra e per la realizzazione di sensori interferometrici. Sempre FBT.
Accoppiatore a stella (N×N):Più ingressi, più uscite con equa distribuzione. Utilizzato nelle topologie LAN legacy e in alcune reti di sensori. Meno comune oggi.
Accoppiatore albero (1×N):Un ingresso per molte uscite. La configurazione del cavallo di battaglia perSplitter PLC in FTTH/PON - 1×8, 1×16, 1×32, 1×64.
Suggerimenti per l'installazione e la selezione
Abbina il tipo di connettore alla tua rete.La maggior parte degli splitter FTTH termina conConnettori SC-APCper una bassa perdita di rendimento. I tap per il monitoraggio del data center utilizzano in genere LC UPC. La distribuzione esterna utilizza splitter a spirale (fibra nuda) per la giunzione a fusione. Specificare il connettore al momento dell'ordine campo --terminazione dello splitter PLCtreccefa perdere tempo e introduce ulteriori perdite.
Non collegare in cascata gli splitter FBT quando è possibile utilizzare un singolo PLC.Abbiamo visto installatori costruire uno split 1×16 collegando in cascata quattro stadi di accoppiatori 1×2 FBT. Funziona su carta. In pratica, la perdita in eccesso cumulativa derivante da quattro giunzioni di giunzione/connettore più quattro dispositivi FBT separati brucia attraverso il budget del collegamento. Un singolo splitter PLC 1×16 svolge lo stesso lavoro in un dispositivo con una perdita totale inferiore.
Scegli suddivisioni disuguali per il monitoraggio dei rubinetti.Se stai inserendo una presa di monitoraggio permanente in una fibra sotto tensione per OTDR o monitoraggio dell'alimentazione, utilizza un accoppiatore FBT 95/5 o 90/10. Il percorso principale perde solo 0,2–0,5 dB mentre la porta di derivazione riceve segnale sufficiente per la misurazione. Non utilizzare una suddivisione 50/50 per il monitoraggio - dimezzeresti l'alimentazione del percorso principale senza motivo.
Verificare la compatibilità della lunghezza d'onda.Se il tuo sistema supporta simultaneamente 1310 nm, 1490 nm e 1550 nm (tipico in GPON con sovrapposizione video), utilizza uno splitter PLC a banda larga, non un FBT a finestra singola-. Gli accoppiatori FBT-a finestra singola possono mostrare una perdita aggiuntiva di 1–3 dB a lunghezze d'onda esterne alla finestra di progettazione.
Prova dopo l'installazione.Misura la perdita di inserzione su ogni porta dello splitter con un misuratore di potenza ottica calibrato. Confrontare con la scheda tecnica del produttore. Se una porta supera le specifiche di oltre 0,5 dB, verificare la presenza di connettori sporchi o giunzioni errate prima di incolpare lo splitter.
Domande frequenti
Qual è la differenza tra un accoppiatore, uno splitter e un combinatore?
Sono tutti sottoinsiemi della stessa famiglia di dispositivi. Uno splitter ha un ingresso e più uscite (1×N). Un combinatore ha più ingressi e un'uscita (N×1) - fisicamente identico a uno splitter utilizzato al contrario. Un accoppiatore è il termine generale che copre qualsiasi configurazione: 1×N, N×1, 2×2, N×N.
Posso utilizzare un accoppiatore multimodale su fibra monomodale-?
No. Gli accoppiatori monomodale-modale e multimodale sono progettati per dimensioni del nucleo diverse (9 µm vs. 50 µm). L'uso di un accoppiatore multimodale su una fibra monomodale- provoca un'estrema perdita eccessiva perché la geometria della guida d'onda non corrisponde. Abbinare sempre l'accoppiatore al tipo di fibra.
Come scelgo tra FBT e PLC?
Per le suddivisioni 1×2 o 2×2, soprattutto con rapporti disuguali, utilizza FBT - è più economico e funziona bene. Per 1×8 e superiori o qualsiasi applicazione che richieda prestazioni a banda larga (PON multi-lunghezza d'onda), utilizzare PLC. I vantaggi in termini di uniformità e perdita del PLC con un numero elevato di porte sono decisivi.
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