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O sistema de rede óptica passiva (PON) se expandiu extensivamente como uma rede óptica na construção de Fiber To The Home (FTTH) economicamente. Para permitir que múltiplos usuários compartilhem uma fibra óptica em uma PON, o Divisor Óptico que ramifica um sinal óptico é indispensável. Recentemente, estruturas plug-and-play que fazem uso de módulos e conectores são desejadas para simplificar a construção da instalação de divisores ópticos. Além disso, como o módulo divisor é instalado na planta externa, a alta confiabilidade que pode suportar condições ambientais adversas é um requisito crítico. Além disso, a compactação e a economia de custos também são considerações importantes. Portanto, nós o desenvolvemos usando economicamente uma resina plástica retardante de chama superior para a caixa do módulo. Confirmamos que os módulos divisores ópticos possuem excelentes características ópticas e confiabilidade suficiente.
1. INTRODUÇÃO DE MÓDULOS DIVISORES ÓPTICOS
O sistema PON expandiu-se extensivamente como uma rede óptica na construção de FTTH economicamente. Conforme mostrado na Figura 1, a arquitetura PON permite que um sinal transmitido por uma única fibra óptica da central telefônica seja compartilhado com múltiplos usuários, conseguindo assim uma redução de custo por assinante. Divisor Planar Lightwave Circuit (PLC), um divisor óptico é a chave para realizar a ramificação do sinal óptico na rede de telecomunicações e atualmente tem capacidade de taxa de divisão máxima de 32 (a Fiber-Mart pode fornecer capacidade de taxa de divisão de até 64).
Estrutura do sistema PON
A instalação do divisor óptico é simplificada com a aplicação do método latch-on ou snap que pode agilizar o processo com ação rápida de plug-in. Este método plug-and-play é comumente aplicado nos pontos de interconexão na rede FTTH (este método permite a instalação em campo de componentes ópticos sem quaisquer ferramentas ou habilidades especiais no gerenciamento de fibras ópticas nuas). Para uma implantação eficaz com técnicas tão simples e designs modulares, os componentes conectorizados são essenciais para serem integrados no projeto da estrutura dos divisores ópticos. Além disso, a flexibilidade da rede é alcançada com a aplicação de módulo terminado com cabo conector, o que permite fácil reconfiguração da rede. Além disso, na arquitetura FTTH PON, a função do Fiber Distribution Hub (FDH) é abrigar o divisor óptico externo, portanto o FDH é fundamental para garantir alta confiabilidade contra fatores ambientais. Devido à restrição de espaço no FDH, é feito um downsizing do projeto do módulo divisor óptico. A implantação generalizada de FTTH em todo o mundo tem sido justificada por uma necessidade iminente de desenvolver soluções de baixo custo. O recém-desenvolvido divisor óptico leve e de pequeno porte é feito de resina plástica retardadora com robustez comparável à embalagem metálica convencional para suportar condições ambientais externas, mas por uma fração de seu custo original. Este artigo ilustra o desenvolvimento do módulo divisor óptico de multiplexação por divisão de comprimento de onda (WDM) 1×16, 1×32 e 2×32. As características e avaliação de confiabilidade também serão discutidas neste artigo.
2. ESTRUTURA DOS MÓDULOS DIVISORES ÓPTICOS
2.1. Divisor tipo PLC
Conforme mostrado na Figura 2, a fibra óptica está sendo ramificada para 32 saídas através de um divisor óptico tipo PLC 1×32. O chip PLC é um vidro de sílica incorporado com um circuito de onda óptica. O padrão de circuito é projetado para ramificar uma única entrada em vários canais de saída. A fibra óptica é aderida ao chip PLC com resina curada por exposição ultravioleta; esta interface está em conformidade com as condições de teste Telcordia GR-1209 e GR-1221, portanto, é garantida uma boa confiabilidade. Além disso, para atualizar a redução de tamanho, fibra monomodo (SMF) insensível à curvatura foi introduzida neste módulo.
Divisor PLC 1x32
2.2. Pacote de plástico retardador de chama
A estrutura do módulo divisor óptico desenvolvida é mostrada na Fig. 3. Fibra insensível à curvatura com raio de curvatura de 15 mm é aplicada ao módulo divisor óptico para obter uma redução considerável do tamanho do módulo empacotado. A dimensão total de L118mm×D87 mm×H13 mm é 3/5 do tamanho do módulo óptico convencional utilizando SMF com raio de curvatura de 30 mm. Além disso, como uma resina plástica retardante de chama substituiu o material metálico na embalagem divisora, o peso diminui para 1/3 da versão convencional da embalagem metálica.
Estrutura externa do divisor 1x32
A Figura 4 ilustra a configuração interna do módulo divisor óptico. O módulo divisor é terminado com tranças de conector óptico. Os cabos de fibra de 2 mm são fixados no retentor do cabo com adesivo. Esta estrutura é projetada para suportar resistência à tração máxima de 68,6 N. Além disso, como o cabo óptico possui uma estrutura semelhante aos cabos de tubo solto, permitindo a livre movimentação da fibra óptica dentro o cabo efetua a expansão e contração do cabo óptico que não exercerá qualquer extensão
tensão interna na fibra.
Estrutura interna do divisor 1x32
A estrutura da bota de alívio de tensão é mostrada na Fig.5. A bota é projetada para controlar o raio de curvatura até um limite mínimo da fibra óptica, ou seja, 15 mm. Isto evita um aumento na atenuação causado pela curvatura da fibra. A capa flexível desenvolvida levou fatores como dureza, espessura e quantidade de cordão por bota nas considerações de projeto para controlar o raio de curvatura para um mínimo de 15 mm quando uma carga é aplicada a 90° de curvatura perpendicularmente ao cordão óptico.
modelo de bota de alívio de tensão
3. DESEMPENHO E CARACTERÍSTICAS ÓPTICAS
3.1. Funcionalidade do FDH
A Figura 6 captura a aparência do sistema FDH na configuração com carga do módulo divisor óptico. O hub, o conector óptico e os adaptadores ópticos são todos montados em um painel para facilitar a operação com um mecanismo de trava. O pigtail é elegantemente gerenciado em forma de U através do mandril. Este método plug-and-play torna a instalação extremamente simples e eficiente.
módulos divisores instalados em FDH
3.2. Características ópticas fundamentais
Os módulos divisores 1×16 e 1×32 foram fabricados para serem montados no hub de distribuição de fibra descrito acima. A porta vaga (uma porta que não está em serviço) presente no FDH resultará em retrorreflexões do sinal óptico. Para evitar perda de retorno da face final da porta vazia, o conector SC é polido para uma interface de contato físico angular (APC). Os dados abaixo tabulam as características ópticas do módulo divisor óptico, incluindo os pigtails do conector.
Os histogramas mostrados nas Figs. 7 e 8 ilustram o desempenho de perda de inserção do módulo divisor óptico 1x16 e 1x32, respectivamente. No comprimento de onda operacional de 1310 nm, a perda média de inserção do divisor 1×16 é de 13,23 dB, enquanto a do divisor 1×32 é de 16,33 dB. Da mesma forma, no comprimento de onda de operação de 1550 nm, a perda de inserção do módulo divisor 1×16 e 1×32 é de 13,10 dB e 16,22 dB, respectivamente. Além disso, o desvio padrão do divisor 1×16 é 0,29 dB, enquanto o divisor 1×32 produz um desvio padrão de 0,34dB. Ao mesmo tempo, este valor diminui para 0,23 dB para o divisor 1×16 e 0,28 dB para o divisor 1×32 no comprimento de onda de 1550 nm.
Perda de inserção do divisor 1x16
Os desempenhos de outras características ópticas além da perda de inserção são mostrados na Tabela 1. Esses resultados mostram bons desempenhos consistentes, conforme exibido no histograma de perda de inserção, em características que incluem uniformidade, perda de retorno e valores de PDL.
medição de características ópticas
3.3. Perda dependente da temperatura
A história de resultados experimentais anteriores mostrou que os componentes terminados com cabo pigtail óptico são suscetíveis à flutuação da perda de inserção com a mudança de temperatura. Para isolar os efeitos da expansão/contração do cordame na fibra óptica interna, o cabo óptico é projetado para permitir a livre movimentação da fibra óptica, eliminando assim o estresse externo da expansão/contração do cabo. A Figura 9 mostra a variação da perda de inserção do módulo divisor óptico 1x32 durante o ciclo de temperatura de -40 °C a +85 °C. Os valores médio, mínimo e máximo obtidos das 32 portas de saída estão ilustrados no gráfico mostrado na Fig. 9. No gráfico, o desvio máximo de perda entre as portas com perda de inserção máxima e mínima é de 0,17 dB. Este resultado apresenta uma evidente estabilidade excepcional do módulo divisor óptico que é desenvolvido.
Dependência de temperatura de perda de inserção do divisor 1x32
3.4. Perda dependente do comprimento de onda
A perda dependente do comprimento de onda do módulo divisor óptico 1x32 é mostrada na Fig. 10. Os desempenhos das perdas de inserção em comprimentos de onda de 1260 nm a 1680 nm são medidos. Novamente, a perda média de 32 portas e as perdas mínimas e máximas dependentes do comprimento de onda são ilustradas no gráfico. O desvio médio é de 0,36 dB, enquanto o desvio máximo de todas as 32 portas é de 0,86 dB.
Dependência do comprimento de onda da perda de inserção do divisor 1x32
Isso prova que o módulo divisor mostrou resiliência na variação da perda de inserção em um amplo espectro de comprimento de onda.
Uma variedade de dispositivos ópticos são armazenados neste módulo divisor óptico, tornando-o multifuncional. Um exemplo é o módulo divisor óptico 2x32 WDM mostrado na Fig. 11 e a estrutura de seu retentor de cabo na Fig. 12. Um filtro WDM foi construído na frente de um módulo divisor 1×32, possibilitando que a estrutura tenha múltiplos comprimentos de onda.
Configuração do divisor 2x32 WDM
A Figura 13 mostra a perda dependente do comprimento de onda do módulo divisor óptico 2×32 WDM. Com o filtro WDM, os comprimentos de onda que variam de 1530nm a 1570nm são transmitidos pela porta B, e as outras faixas de comprimento de onda são transmitidas pela porta A. A perda dependente do comprimento de onda da porta A e da porta B é dividida igualmente entre as 32 fibras, portanto, é obtido um excelente desempenho de perda em cada porta.
Dependência do comprimento de onda da perda de inserção do divisor 2x32 WDM
4. CONFIABILIDADE DOS MÓDULOS DIVISORES ÓPTICOS
A confiabilidade do módulo divisor 1×32 é avaliada de acordo com os procedimentos de teste estipulados na Telcordia GR-1209 e GR-1221. As condições de teste e os resultados do módulo divisor 1×32 medidos em 1550 nm são mostrados na Tabela 2. Os valores médios, máximos e mínimos de 32 portas de saída medidos são registrados na Tabela 2. Os resultados do teste de tração lateral e retenção do cabo Os testes são monitorados no máximo com dados in-situ durante a aplicação de carga no cabo. Por outro lado, os dados registrados de calor úmido, ciclagem de temperatura, choque mecânico, vibração e imersão em água mostram a variação da perda de inserção antes e depois das condições de teste. A partir dos resultados, confirma-se a confiabilidade do módulo divisor 1×32.
Teste de confiabilidade do divisor 1x32
Os resultados do teste de alta temperatura e umidade estão representados na Fig. 14. As amostras do divisor óptico foram submetidas a um total de 2.000 horas de armazenamento a 85 °C e 85% de umidade relativa. Os dados de perda de inserção nas junções de 100 horas, 168 horas, 500 horas, 1.000 horas e 2.000 horas foram medidos. A perda de inserção média das 32 portas, perda de inserção máxima e mínima medida em 1550 nm são exibidas no gráfico. A partir do gráfico da Fig. 14, conclui-se que há uma variação mínima de perdas mesmo após 2.000 horas. O módulo divisor óptico apresentou boa estabilidade quando exposto a condições de alta temperatura e umidade.
variação da perda de inserção da perda durante o teste de calor úmido
Além disso, para atender aos requisitos de retardante de chamas para componentes e acessórios ópticos, aplicamos material plástico retardador de estrutura de 1,5 mm de espessura em conformidade com UL-94 V-0. Na mesma nota, a capa do cabo de fibra óptica é feita de PVC retardador de chama grau V-0.
5. CONCLUSÃO
Um divisor óptico compacto e econômico que possui desempenho óptico superior e confiabilidade contra condições ambientais rigorosas, adequado para instalação externa, foi desenvolvido com sucesso. Este design plug-and-play para instalação do divisor óptico acima permitiu uma instalação simples e rápida, ao mesmo tempo que proporcionou flexibilidade adicional para futuras reconfigurações de rede, tornando este módulo divisor óptico a solução perfeita para implantação de FTTH na arquitetura PON.
6. SOLUÇÃO DE MÓDULOS DE DIVISÃO ÓPTICA DA FiberMART
Os módulos divisores ópticos no Fiber-Mart têm principalmente três pacotes: chassi de montagem em rack 1U 19 ", caixa de metal cassete LGX e módulo pigtail ABS de plástico.
Chassi de montagem em rack 1U 19"
Caixa metálica cassete LGX
Módulo de trança ABS de plástico
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