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El sistema de red óptica pasiva (PON) se ha expandido ampliamente como red óptica en la construcción de fibra hasta el hogar (FTTH) de manera económica. Para permitir que varios usuarios compartan una fibra óptica en una PON, es indispensable el divisor óptico que bifurca una señal óptica. Recientemente, se desean estructuras plug-and-play que utilicen módulos y conectores para simplificar la construcción de instalación de divisores ópticos. Además, debido a que el módulo divisor está instalado en la planta exterior, un requisito crítico es una alta confiabilidad que pueda soportar condiciones ambientales adversas. Además, la compacidad y el ahorro de costes también son consideraciones importantes. Por lo tanto, lo hemos desarrollado utilizando de manera económica una resina plástica retardante de llama superior para la carcasa del módulo. Hemos confirmado que los módulos divisores ópticos tienen excelentes características ópticas y suficiente confiabilidad.
1. INTRODUCCIÓN DE MÓDULOS DIVISORES ÓPTICOS
El sistema PON se ha expandido ampliamente como red óptica en la construcción de FTTH de manera económica. Como se muestra en la Fig. 1, la arquitectura PON permite que una señal transmitida a través de una única fibra óptica desde la central telefónica se comparta con múltiples usuarios, logrando así una reducción de costos por suscriptor. Divisor de circuito de onda de luz planar (PLC), un divisor óptico es clave para realizar la ramificación de la señal óptica en la red de telecomunicaciones y actualmente tiene una capacidad máxima de 32 relaciones de división (Fiber-Mart puede proporcionar una capacidad de hasta 64 relaciones de división).
Estructura del sistema PON
La instalación del divisor óptico se simplifica con la aplicación del método de cierre o encaje que puede acelerar el proceso con una acción de conexión rápida. Este método plug-and-play se aplica comúnmente en los puntos de interconexión de la red FTTH (este método permite la instalación en campo de componentes ópticos sin herramientas o habilidades especiales para administrar fibras ópticas desnudas). Para implementar eficazmente técnicas tan simples y diseños modulares, es esencial integrar componentes conectorizados en el diseño de la estructura de los divisores ópticos. Además, la flexibilidad de la red se logra con la aplicación de un módulo terminado con un cable conector, que permite una fácil reconfiguración de la red. Además, en la arquitectura FTTH PON, la función del concentrador de distribución de fibra (FDH) es albergar el divisor óptico al aire libre, por lo que el FDH es fundamental para garantizar una alta confiabilidad frente a factores ambientales. Debido a la limitación de espacio en el FDH, se reduce el tamaño del diseño del módulo divisor óptico. El despliegue generalizado de FTTH en todo el mundo ha provocado una necesidad inminente de desarrollar soluciones de bajo coste. El divisor óptico liviano y de tamaño pequeño recientemente desarrollado está hecho de resina plástica retardante con una solidez comparable a la del embalaje de metal convencional para soportar condiciones ambientales exteriores, pero a una fracción de su costo original. Este artículo ilustra el desarrollo del módulo divisor óptico de multiplexación por división de longitud de onda (WDM) 1×16, 1×32 y 2×32. Las características y la evaluación de la confiabilidad también se discutirán en este artículo.
2. ESTRUCTURA DE LOS MÓDULOS DIVISORES ÓPTICOS
2.1. Divisor tipo PLC
Como se muestra en la Fig. 2, la fibra óptica se ramifica a 32 salidas a través de un divisor óptico tipo PLC 1×32. El chip PLC es un vidrio de sílice integrado con un circuito de onda óptica. El patrón del circuito está diseñado para derivar una única entrada en múltiples canales de salida. La fibra óptica se adhiere al chip PLC con resina curada mediante exposición ultravioleta; esta interfaz cumple con las condiciones de prueba Telcordia GR-1209 y GR-1221, por lo que se garantiza una buena confiabilidad. Además, para actualizar la reducción de tamaño, se ha introducido en este módulo fibra monomodo (SMF) insensible a la flexión.
Divisor PLC 1x32
2.2. Paquete de plástico retardante de llama
La estructura del módulo divisor óptico desarrollado se muestra en la Fig. 3. Se aplica fibra insensible a la flexión con un radio de curvatura de 15 mm al módulo divisor óptico para lograr una reducción considerable del tamaño del módulo empaquetado. La dimensión total de L118mm×D87 mm×H13 mm es 3/5 del tamaño del módulo óptico convencional que utiliza SMF con un radio de curvatura de 30 mm. Además, como una resina plástica retardante de llama ha reemplazado al material metálico en el embalaje del divisor, el peso disminuye a 1/3 de la versión de embalaje metálico convencional.
Estructura externa divisora 1x32
La Figura 4 ilustra la configuración interna del módulo divisor óptico. El módulo divisor está terminado con cables flexibles de conector óptico. Los cables de fibra de 2 mm se fijan al retenedor de cables con adhesivo. Esta estructura está diseñada para soportar una resistencia a la tracción de un máximo de 68,6 N. Además, como el cable óptico tiene una estructura similar a los cables de tubo suelto, permite que la fibra óptica se mueva libremente dentro El cordón efectúa la expansión.n y contracción del cable óptico que no ejercerá ninguna tensión externa sobre la fibra.
Estructura interna del divisor 1x32
La estructura de la funda protectora contra tirones se muestra en la Fig.5. La funda está diseñada para controlar el radio de curvatura hasta un mínimo del límite de la fibra óptica, es decir, 15 mm. Esto evita un aumento en la atenuación provocado por la curvatura de la fibra. La funda flexible desarrollada ha tenido en cuenta factores como la dureza, el grosor y la cantidad de cable por funda en las consideraciones de diseño para controlar el radio de curvatura a un mínimo de 15 mm cuando se aplica una carga en una curva de 90° perpendicularmente al cable óptico.
modelo de bota con alivio de tensión
3. RENDIMIENTO Y CARACTERÍSTICAS ÓPTICAS
3.1. Funcionalidad de FDH
La Figura 6 captura la apariencia del sistema FDH en configuración con carga de módulo divisor óptico. El concentrador, el conector óptico y los adaptadores ópticos están montados en un panel para facilitar la operación con un mecanismo de pestillo. La coleta se maneja elegantemente en forma de U a través del mandril. Este método plug-and-play hace que la instalación sea extremadamente sencilla y eficiente.
módulos divisores instalados en FDH
3.2. Características ópticas fundamentales
Los módulos divisores 1×16 y 1×32 se fabricaron para poder montarse en el centro de distribución de fibra descrito anteriormente. El puerto vacante (un puerto que no está en servicio) presente en el FDH dará lugar a reflejos de la señal óptica. Para evitar la pérdida de retorno desde el extremo del puerto vacante, el conector SC está pulido hasta una interfaz de contacto físico en ángulo (APC). Los datos a continuación tabulan las características ópticas del módulo divisor óptico, incluidos los conectores flexibles.
Los histogramas mostrados en las Figs. 7 y 8 ilustran el rendimiento de la pérdida de inserción del módulo divisor óptico 1×16 y 1×32 respectivamente. A una longitud de onda operativa de 1310 nm, la pérdida de inserción promedio del divisor 1×16 es de 13,23 dB, mientras que la del divisor 1×32 es de 16,33 dB. De manera similar, a una longitud de onda de operación de 1550 nm, la pérdida de inserción del módulo divisor 1×16 y 1×32 es 13,10 dB y 16,22 dB respectivamente. Además, la desviación estándar del divisor 1×16 es de 0,29 dB, mientras que el divisor 1×32 produce una desviación estándar de 0,34 dB. Al mismo tiempo, este valor disminuye a 0,23 dB para el divisor 1×16 y a 0,28 dB para el divisor 1×32 a una longitud de onda de 1550 nm.
Pérdida de inserción del divisor 1x16
En la Tabla 1 se muestran los rendimientos de otras características ópticas además de la pérdida de inserción. Estos resultados muestran buenos rendimientos consistentes, como se muestra en el histograma de pérdida de inserción, en características que incluyen uniformidad, pérdida de retorno y valores de PDL.
medición de características ópticas
3.3. Pérdida dependiente de la temperatura
La historia de resultados experimentales anteriores ha demostrado que los componentes terminados con un cable óptico flexible son susceptibles a la fluctuación de la pérdida de inserción con el cambio de temperatura. Para aislar los efectos de la expansión/contracción del cable sobre la fibra óptica interna, el cable óptico está diseñado para permitir el libre movimiento de la fibra óptica, eliminando así la tensión externa provocada por la expansión/contracción del cable. La Figura 9 muestra la variación de la pérdida de inserción del módulo divisor óptico de 1 × 32 durante el ciclo de temperatura de −40 °C a +85 °C. Los valores promedio, mínimo y máximo obtenidos de los 32 puertos de salida se ilustran en el gráfico que se muestra en la Fig. 9. En el gráfico, la desviación de pérdida máxima entre los puertos con pérdida de inserción máxima y mínima es 0,17 dB. Este resultado tiene una evidente estabilidad excepcional del módulo divisor óptico que se desarrolla.
Dependencia de temperatura de pérdida de inserción del divisor 1x32
3.4. Pérdida dependiente de la longitud de onda
La pérdida dependiente de la longitud de onda del módulo divisor óptico de 1 × 32 se muestra en la Fig. 10. Se miden los rendimientos de las pérdidas de inserción en longitudes de onda de 1260 nm a 1680 nm. Nuevamente, en el gráfico se ilustran la pérdida promedio de 32 puertos y las pérdidas mínimas y máximas dependientes de la longitud de onda. La desviación promedio es de 0,36 dB, mientras que la desviación máxima de los 32 puertos es de 0,86 dB.
Dependencia de la longitud de onda de la pérdida de inserción del divisor 1x32
Esto demuestra que el módulo divisor ha mostrado resiliencia en la variación de la pérdida de inserción en un amplio espectro de longitudes de onda.
En este módulo divisor óptico se almacena una variedad de dispositivos ópticos, lo que lo hace multifuncional. Un ejemplo es el módulo divisor óptico WDM 2 × 32 que se muestra en la Fig. 11 y la estructura de su retenedor de cable en la Fig. 12. Se construyó un filtro WDM delante de un módulo divisor de 1×32, lo que permite que la estructura tenga múltiples longitudes de onda.
Configuración del divisor WDM 2x32
La Figura 13 muestra la pérdida dependiente de la longitud de onda del módulo divisor óptico WDM 2×32. Con el filtro WDM, la longitud de onda que oscila entre 1530 nm y 1570 nm se transmite desde el puerto B, y los otros rangos de longitud de onda se transmiten desde el puerto A. La pérdida dependiente de la longitud de onda del puerto A y del puerto B se divide uniformemente entre las 32 fibras, por lo que se obtiene un rendimiento de pérdida excelente en cada puerto.
Wavel de pérdida de inserción del divisor 2x32 WDMdependencia de longitud
4. CONFIABILIDAD DE LOS MÓDULOS DIVISORES ÓPTICOS
La confiabilidad del módulo divisor 1×32 se evalúa de acuerdo con los procedimientos de prueba estipulados en Telcordia GR-1209 y GR-1221. Las condiciones de prueba y los resultados del módulo divisor 1×32 medidos a 1550 nm se muestran en la Tabla 2. Los valores promedio, máximo y mínimo de 32 puertos de salida medidos se registran en la Tabla 2. Los resultados de la prueba de tracción lateral y la retención del cable Las pruebas son datos máximos in situ monitoreados durante la aplicación de carga en el cable. Por otro lado, los datos registrados de calor húmedo, ciclos de temperatura, choque mecánico, vibración e inmersión en agua muestran la variación de la pérdida de inserción antes y después de las condiciones de prueba. A partir de los resultados, se confirma la confiabilidad del módulo divisor 1×32.
Prueba de confiabilidad del divisor 1x32
Los resultados de la prueba de alta temperatura y humedad se muestran en la Fig. 14. Las muestras del divisor óptico se sometieron a un total de 2000 horas de almacenamiento a 85 °C y una humedad relativa del 85 %. Se midieron los datos de pérdida de inserción en las uniones de 100 h, 168 h, 500 h, 1000 h y 2000 h. En el gráfico se muestran la pérdida de inserción promedio de los 32 puertos, la pérdida de inserción máxima y mínima medida a 1550 nm. Del gráfico de la Fig. 14 se desprende que la variación de la pérdida es mínima incluso después de 2000 horas. El módulo divisor óptico ha mostrado una buena estabilidad cuando se expone a condiciones de alta temperatura y humedad.
pérdida de inserción variación de la pérdida durante la prueba de calor húmedo
Además, para cumplir con los requisitos de retardo de llama para componentes y accesorios ópticos, hemos aplicado material plástico retardante de marco de 1,5 mm de espesor que cumple con UL-94 V-0. En la misma nota, la cubierta del cable de fibra óptica está hecha de PVC retardante de llama de grado V-0.
5. CONCLUSIÓN
Se ha desarrollado con éxito un divisor óptico compacto y económico que cuenta con un rendimiento óptico superior y confiabilidad frente a condiciones ambientales estrictas, adecuado para instalación en exteriores. Este diseño plug-and-play para la instalación del divisor óptico anterior ha permitido una instalación simple y rápida, al mismo tiempo que proporciona mayor flexibilidad para futuras reconfiguraciones de la red, lo que convierte a este módulo divisor óptico en la solución perfecta para la implementación FTTH de arquitectura PON.
6. SOLUCIÓN DE MÓDULOS DIVISORES ÓPTICOS DE FiberMART
Los módulos divisores ópticos en Fiber-Mart tienen principalmente tres paquetes: chasis de montaje en bastidor 1U de 19", caja metálica de casete LGX y módulo flexible de plástico ABS.
Chasis de montaje en bastidor 1U de 19"
Caja metálica de casete LGX
Módulo de coleta de plástico ABS
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