A 광섬유 커플러광섬유 사이에서 빛을 분할, 결합, 탭 또는 재분배하는 수동 광학 구성 요소입니다. 실제-네트워크에서 커플러는 하나의 신호가 많은 사용자에게 도달하도록 하고, 여러 신호가 하나의 광섬유 경로를 공유하도록 하거나, 모니터링을 위해 소량의 빛을 샘플링하도록 합니다. 이들은 FTTH 액세스 노드, 데이터 센터, 테스트 설정, 광섬유 레이저 및 센서 시스템 내부의 조용한 일꾼입니다.
더 진행하기 전에 일반적인 혼란을 해결하는 것이 좋습니다. 커플러는 커플러와 다릅니다.광섬유 어댑터. 어댑터는 빛이 통과할 수 있도록 두 개의 커넥터를 기계적으로 정렬합니다. 커플러는 포트 간에 광 전력이 분배되는 방식을 적극적으로 변경합니다.RP 포토닉스광섬유 커플러는 하나 또는 여러 입력 광섬유의 빛을 파장 및 편광에 따라 달라질 수 있는 전력 분포를 사용하여 하나 또는 여러 출력 광섬유에 결합하는 장치로 정의됩니다.
이 가이드에서는 광섬유 커플러의 작동 방식, 주요 유형, 구매 시 중요한 사양, 프로젝트에 적합한 선택 방법을 설명합니다.
광섬유 커플러란 무엇입니까?
광섬유 커플러는 하나 이상의 입력 포트와 하나 이상의 출력 포트가 있는 광학 장치입니다. 디자인에 따라 여러 가지 작업을 동시에 수행할 수 있습니다.
- 하나의 입력 신호를 두 개 이상의 출력으로 분할
- 여러 입력을 하나의 출력 광섬유로 결합
- 모니터링 또는 테스트를 위해 소량의 전력을 활용하십시오.
- 별형 또는 트리형 패턴으로 여러 포트에 광 신호를 분배합니다.
- CWDM 또는 DWDM 시스템에서 파장을 결합하거나 분리합니다.
예를 들어 1x2 커플러에는 입력 1개와 출력 2개가 있습니다. 2x2 커플러에는 2개의 입력과 2개의 출력이 있으며 빛의 방향에 따라 분배기 또는 결합기 역할을 할 수 있습니다.
통신 및 데이터 네트워크 논의에서 용어는 다음과 같습니다.광섬유 커플러, 광 분배기, 그리고광결합기겹치는 경우가 많습니다. 스플리터는 본질적으로 분할 방향에 사용되는 커플러인 반면, 결합기는 결합 방향에 사용되는 동일한 장치입니다. 구성 요소를 소싱하는 경우 데이터시트의 이름은 일반적으로 장치 배포 방법에 따라 달라집니다.
광섬유 커플러는 어떻게 작동합니까?
커플러는 광섬유 경로 간에 광 전력을 전달하여 작동합니다. 정확한 메커니즘은 제조 방식에 따라 다릅니다.
FBT(융합 쌍원추형 테이퍼) 커플러에서는 두 개 이상의 섬유가 가열되고, 당겨지고, 융합되어 제어된 길이에 걸쳐 빛이 한 코어에서 다른 코어로 누출될 수 있을 만큼 코어가 가까워집니다.RP 포토닉스융합 커플러는 섬유를 열적으로 테이퍼링하고 융합하여 코어가 광학적으로 긴밀하게 접촉하도록 만들어진다고 설명합니다.
평면형 광파 회로(PLC) 스플리터에서 빛은 실리카 또는 폴리머 기판에 제작된 도파관 회로를 통해 안내됩니다. 이는 도파관의 기하학적 구조가 매우 반복 가능하기 때문에 높은-포트-개수 스플리터에 대한 지배적인 접근 방식입니다.
광전력 분할
커플러가 빛을 분할하면 입력 광 전력이 출력 포트로 나누어집니다. 이상적인 1x2 50/50 커플러에서는 각 출력이 입력 전력의 절반을 수신합니다. 데시벨 측면에서 이는 실제 손실이 추가되기 전 출력당 이론적 손실이 대략 3dB임을 의미합니다.- 그만큼광섬유 협회(FOA)분할은 분할 횟수가 두 배가 될 때마다 추가로 3dB의 손실이 발생하고 커플러 구조에서 약간의 초과 손실이 발생한다는 점에 유의하세요.
광신호 결합
많은 커플러는 양방향입니다. 한 방향으로 전력을 분할하는 장치는 반대 방향의 전력을 결합할 수도 있습니다. PON(수동 광 네트워크)에서 OLT의 다운스트림 트래픽은 많은 사용자로 분할되고, 해당 사용자의 업스트림 신호는 동일한 수동 스플리터를 통해 OLT로 다시 결합됩니다.
커플러가 항상 손실을 발생시키는 이유
광섬유 커플러의 손실은 함께 작동하는 여러 소스에서 발생합니다.
- 이론적 분할 손실(피할 수 없는 전력 분배)
- 커플러 구조 자체의 초과 손실
- 입력 및 출력 포트의 커넥터 및 접속 손실
- 장치와 시스템 파장 간의 파장 불일치
- 편광-종속 손실(PDL)
- 출력 포트 간 전력 분배가-균일하지 않음
이것이 바로 커플러 선택이 결코 포트 수에 관한 것이 아닌 이유입니다. 손실 예산, 파장 범위, 분할 비율, 환경 등을 모두 함께 확인해야 합니다.
주요 광섬유 커플러 유형
커플러는 여러 가지 유용한 방식으로 분류될 수 있습니다. 올바른 분류는 네트워크를 설계하는지, 구성 요소를 소싱하는지, 링크 문제를 해결하는지에 따라 달라집니다.
기능별: 분배기, 결합기, 탭 및 WDM 커플러
안광 분배기하나의 입력을 여러 출력(1x2, 1x4, 1x8, 1x16, 1x32, 1x64)으로 나눕니다. 에이결합기여러 입력을 단일 출력으로 병합합니다. 에이탭 커플러대부분의 광 전력을 기본 경로를 통해 전송하고 작은 부분(일반적인 비율은 90/10, 95/5 및 99/1)을 모니터링 포트로 전환합니다. 에이WDM 커플러파장을 기준으로 신호를 결합하거나 분리하는 데 많이 사용됩니다.CWDM 및 DWDM시스템.
포트 구성별: 1x2, 2x2, 1xN 및 스타 커플러
A 1x2 광섬유 커플러하나의 입력과 두 개의 출력을 가지며 간단한 분할 또는 태핑을 위한 가장 일반적인 빌딩 블록입니다. 에이2x2 커플러2개의 입력과 2개의 출력을 갖춘 시스템은 양방향 시스템, 간섭계 및 테스트 설정에 널리 사용됩니다. 에이1xN 스플리터PON, FTTH, CATV 및 유통 네트워크를 제공합니다. 안NxN 스타 커플러여러 입력 및 출력 경로에 동시에 광 전력을 분배합니다.
모양별: Y, T, X, 별 및 트리 커플러
AY 커플러는 하나의 입력을 두 개의 밸런스 출력으로 분할합니다. AT 커플러는 일반적으로 90/10 또는 80/20과 같이 고르지 않은 비율을 가지며 신호 모니터링에 매우 적합합니다. X 커플러는 일반적으로 2x2 장치입니다. 스타 커플러는 여러 입력과 출력 사이에 전력을 분배합니다. 트리 커플러는 하나의 입력을 분기 구조의 여러 출력으로 분할하며 PON 및 FTTx 네트워크의 표준 선택입니다.
제조 방법별: FBT, PLC, 마이크로{0}}광학
안FBT 커플러(융합된 쌍원추형 테이퍼)는 섬유를 융합하고 테이퍼링하여 만들어집니다. 작은 분할 개수, 맞춤 분할 비율, 비용에 민감한-설계에 매우 적합합니다. 에이PLC 스플리터높은 포트 수에서 더 나은 파장 균일성과 더 엄격한 허용 오차를 제공하는 도파관 칩을 사용합니다. 마이크로-광학 커플러는 렌즈, 프리즘, 거울 또는 박막 필터를 사용하며 통신 케이블보다는 특수 광학 기기에 사용되는 경향이 있습니다.
FBT 커플러와 PLC 스플리터: 어느 것을 선택해야 합니까?
FBT와 PLC에 대한 질문은 거의 모든 커플러 구매 주문서에 나옵니다. 정직한 대답은 어느 쪽도 보편적으로 더 나은 것은 아니라는 것입니다. 그들은 서로 다른 달콤한 지점을 가지고 있습니다.
FBT 커플러는 설계에 낮은 분할 수(일반적으로 1x2 ~ 1x8), 맞춤 분할 비율(예: 80/20, 90/10 또는 95/5) 또는 단일 파장 애플리케이션이 필요할 때 빛을 발합니다. 이러한 간단한 빌드의 경우 일반적으로 가격이 더 저렴합니다. PLC 스플리터는 더 많은 포트 수(1x8 이상)에서 일관된 성능, 1260~1650 nm의 넓은 파장 작동 또는 넓은 온도 범위에서 안정적인 동작이 필요할 때마다 더 안전한 선택입니다. 가장 현대적인광섬유 분배기FTTH 및 PON 네트워크에 배포된 네트워크는 바로 이러한 이유로 PLC- 기반입니다.
실제로 FBT는 탭 및 맞춤형 비율을 모니터링하는 데 적합한 선택인 반면, PLC는 FTTH 배포, 수동 광 LAN 및 높은 균일성 요구 사항에 대한 기본값입니다.{0}}
주요 사양: 분할 비율, 삽입 손실 및 파장
분할 비율 또는 결합 비율
분할 비율은 전력이 분할되는 방식을 나타냅니다. 50/50 커플러는 전력을 균등하게 분배합니다. 90/10 탭은 90%를 기본 경로를 통해 보내고 10%를 모니터링 포트로 보냅니다. 모니터링을 위해 일반적으로 작은 빛 조각만 제거하려고 합니다. 배포의 경우 일반적으로 동일한 분할을 원합니다.
삽입 손실과 초과 손실
삽입 손실은 커플러가 링크에 배치될 때 손실되는 총 광전력입니다. 여기에는 이론적인 분할 손실과 장치 자체의 초과 손실이 포함됩니다. 1x2 50/50 스플리터의 이론적 분할 손실은 3dB이지만, 실제 데이터시트에는 초과 손실과 커넥터 손실이 추가되면 일반적으로 약 3.4~3.8dB의 일반적인 삽입 손실이 표시됩니다. 초과손실은 불가피한 분할손실을 넘어서는 추가적인 손실입니다. 숫자가 낮을수록 더 나은-커플러가 제작되었음을 의미합니다.
균일성, 반사 손실 및 지향성
균일성은 전력이 출력 포트 전체에 얼마나 균등하게 분배되는지를 나타내며 1x8, 1x16, 1x32 및 1x64 분할에서 중요합니다. 반사 손실은 광원을 향해 다시 이동하는 반사광을 측정합니다. 지향성은 장치가 전원이 잘못된 포트로 누출되는 것을 얼마나 잘 방지하는지를 나타냅니다. 이 세 가지는 DWDM 시스템, OTDR 테스트 환경, 광섬유 레이저 및 표유 반사로 인해 성능이 저하되는 모든 링크에서 가장 중요합니다.
작동 파장 및 대역폭
커플러는 시스템 파장과 일치해야 합니다. 통신 시스템은 일반적으로 1310nm, 1490nm 및 1550nm 창을 사용합니다. PON 네트워크는 관련을 기반으로 1577 nm 및 1490 nm를 추가합니다.ITU-T G.984및 G.987 사양. 일부 커플러는 좁은 창용으로만 설계된 반면, 광대역 PLC 스플리터는 1260~1650nm를 포괄합니다.
광섬유 유형, 커넥터 및 패키지
커플러가 단일 모드 또는 다중 모드 광섬유를 지원하는지 확인하고-커넥터 유형을 다시 확인하고 마무리하세요. 흔한광섬유 커넥터옵션에는 UPC 또는 APC 광택이 있는 LC, SC, FC, ST 및 MTP/MPO가 포함됩니다. APC는 낮은 후방 반사가 중요한 곳, 특히 PON 및 아날로그 비디오 시스템에서 선호됩니다. 기계적 패키징도 중요합니다. 베어 파이버, 블록 없는 미니 모듈, ABS 박스, LGX 카세트, 랙-마운트 인클로저 및 실외 IP68 클로저는 모두 다양한 배포 시나리오에 사용됩니다.
광섬유 커플러의 일반적인 응용 분야
PON, FTTH 및 패시브 광 LAN
PON 네트워크는 1xN 스플리터를 사용하여 하나의 OLT 포트를 여러 ONT에 연결합니다. 다운스트림 트래픽은 사용자에게 배포됩니다. 업스트림 트래픽이 다시 결합됩니다. 동일한 수동 장치가 양방향을 모두 처리합니다. 패시브 광 LAN은 사무실과 캠퍼스 환경에서 동일한 아키텍처를 사용합니다. FOA는 단일 OLT 포트가 광 전력 예산에 따라 계단식 분배기를 통해 최대 32개(경우에 따라 64개 또는 128개) 장치에 서비스를 제공할 수 있다고 지적합니다.
모니터링 및 테스트 포인트
탭 커플러는 메인 링크를 끊지 않고 빛의 작은 부분을 샘플링합니다. 라이브 단일{1}}모드 링크의 경우 99/1 또는 95/5 탭이 기본 경로에서 너무 많은 예산을 소비하는 50/50 스플리터보다 훨씬 더 적합합니다.
WDM 및 DWDM 시스템
WDM 커플러는 서로 다른 파장의 신호를 결합하거나 분리합니다. 이는 장거리 통신, 광섬유 증폭기(EDFA) 및 여러 광 채널이 하나의 광섬유를 공유하는 모든 시스템에 필수적입니다. CWDM은 20nm 그리드를 사용합니다. DWDM은 모든 구성 요소에서 더 엄격한 파장 허용 오차를 요구하는 100GHz 또는 50GHz 그리드를 사용합니다.
연구실, 센서 및 레이저 시스템
섬유 커플러는 간섭계, OCT 시스템, 섬유 센서 및 고출력 섬유 레이저에도 나타납니다.{0}} 이러한 애플리케이션에서는 편광 동작과 반사 손실이 원시 비용보다 더 중요한 경우가 많습니다.
커플러 빠른 참조-신청-
보다 구체적인 선택을 위해 실제로 애플리케이션이 일반적으로 커플러 유형에 매핑되는 방법은 다음과 같습니다. 을 위한FTTH 및 PON 배포, 표준적인 대답은ABS 상자 또는 LGX 카세트의 PLC 스플리터1x8, 1x16 또는 1x32 포트가 있습니다. 을 위한라이브 링크 모니터링, APC 커넥터가 있는 FBT 99/1 또는 95/5 탭 커플러를 선택하십시오. 을 위한2채널 양방향 테스트 설정, 일반적으로 2x2 50/50 FBT 커플러로 충분합니다. 을 위한CWDM/DWDM 채널 집합, 박막-필름 WDM 커플러 또는 AWG- 기반 mux/demux가 필요합니다. 을 위한섬유 레이저 펌프 결합, 일반 통신 장치 대신 편파-유지 또는 특수-광섬유 커플러가 필요합니다.
올바른 광섬유 커플러를 선택하는 방법
주문하기 전에 다음 작업 흐름을 따르십시오.
- 기능을 정의합니다.분할, 결합, 탭 또는 파장-다중화가 필요한지 결정하세요.
- 포트 구성을 선택합니다.끝점 수에 따라 1x2, 2x2, 1x8, 1x16, 1x32, 1x64 또는 NxN을 선택합니다.
- 분할비율을 확인하세요.균등 분할에는 50/50, 모니터링에는 90/10 이상, 배포에는 균일한 1xN을 사용합니다.
- 파장 범위를 확인하세요.향후 업그레이드 파장을 포함하여 커플러 대역폭을 시스템에 맞추십시오.
- 손실 예산을 계산합니다.광섬유 감쇠 + 커넥터 손실 + 접속 손실 + 커플러 삽입 손실 + 안전 여유(일반적으로 3dB)를 추가합니다.
- 광섬유와 커넥터를 일치시킵니다.단일{0}}모드(G.652D 또는 G.657)와 다중 모드(OM3/OM4/OM5), 커넥터 유형 및 광택을 확인하세요.
- 설치 환경을 계획합니다.실내 캐비닛, 실외 클로저, 데이터 센터 랙 및 실험실 벤치에는 서로 다른 포장이 필요합니다.
간단한 손실 예산 예시
2km의 단일-모드를 갖춘 FTTH용 1x16 PLC 스플리터 링크를 설계한다고 가정해 보겠습니다.광섬유 케이블, 4개의 LC/UPC 커넥터 쌍 및 1개의 융합 스플라이스. 합리적인 추정치는 다음과 같습니다. 13.5dB(일반적인 1x16 PLC 삽입 손실) + 0.6dB(1310nm에서 2km × 0.3dB/km) + 1.2dB(4 커넥터 × 0.3dB) + 0.1dB(스플라이스 1개) + 3dB(여백) ≒ 총 18.4dB입니다. OLT/ONT 전력 예산이 클래스 B+(28dB)인 경우 편안한 헤드룸이 있습니다. 더 촘촘한 경우에는 스플라이스를 줄이거나, 실행 시간을 단축하거나, 1x8 분할로 줄여야 합니다.
피해야 할 일반적인 실수
첫 번째이자 가장 흔한 실수는 커플러를 단순한 어댑터로 취급하는 것입니다. 두 개는 서로 다른 작업을 수행하는 관련 없는 장치입니다. 두 번째는 삽입 손실을 무시하고 수신기의 전력이 부족할 때까지 단일 링크에 너무 많은 분할을 쌓는 것입니다. 세 번째는 PLC가 훨씬 더 균일하고 안정적인 FTTH 1x32 배포를 위해 FBT를 선택하는 것입니다. 네 번째는 다른 파장에서 한 파장 창용으로 설계된 커플러를 사용하는 것인데, 이는 매우 다른 실제-손실을 생성할 수 있습니다. 다섯 번째는 반사 결과를 생각하지 않고 UPC와 APC 커넥터를 혼합하는 것입니다.
광섬유 커플러에 대한 FAQ
광섬유 커플러와 스플리터의 차이점은 무엇입니까?
스플리터는 하나의 입력을 여러 출력으로 나누는 데 사용되는 커플러입니다. 용어연결기결합기, 탭 및 파장 멀티플렉서도 포함하므로 범위가 더 넓습니다.
광섬유 커플러는 수동인가요, 아니면 능동인가요?
거의 모든 통신 및 케이블링 커플러는 수동형이며 전력이 필요하지 않습니다. 광 증폭기 및 광 스위치와 같은 특수 장치만 활성으로 간주됩니다.
광섬유 커플러에서 1x2는 무엇을 의미합니까?
1x2 커플러에는 입력 포트 1개와 출력 포트 2개가 있습니다. 가장 간단한 스플리터 또는 탭 구성입니다.
광섬유 커플러에서 2x2는 무엇을 의미합니까?
2x2 커플러에는 2개의 입력과 2개의 출력이 있으며 신호 방향에 따라 스플리터 또는 결합기 역할을 할 수 있습니다. 이는 간섭계 및 양방향 테스트 설정에서 일반적입니다.
탭 커플러의 분할 비율을 어떻게 선택합니까?
대부분의 실시간-링크 모니터링의 경우 99/1 또는 95/5 탭이 기본 경로에서 광 전력의 작은 부분만 제거하므로 올바른 선택입니다. 모니터링 수신기가 덜 민감한 경우에는 90/10 탭이 적합합니다. 50/50 분할이 모니터링에 대한 정답인 경우는 거의 없습니다.
1x32 PLC 스플리터의 일반적인 삽입 손실은 얼마입니까?
대부분의 상용 1x32 PLC 스플리터 데이터시트에는 이론적인 15dB 분할에 1.5~2.5dB의 초과 및 커넥터 손실을 포함하여 16.5~17.5dB 사이의 일반적인 삽입 손실이 나와 있습니다. 구매하려는 모델의 특정 데이터시트를 항상 확인하세요.
다중 모드 광섬유와 함께 단일{0}}모드 커플러를 사용할 수 있나요?
일반적으로 아니요. 단일-모드 커플러는 9μm 코어를 기준으로 설계되었습니다. 다중 모드 광섬유에는 50 또는 62.5μm 코어가 있습니다. 두 가지를 혼합하면 심각한 모드-필드 불일치와 높은 결합 손실이 발생합니다. 자신에게 맞는 커플러를 사용하세요다중 모드또는단일-모드섬유 유형.
광섬유 커플러는 양방향입니까?
대부분의 패시브 커플러는 양방향입니다. 다운스트림 조명을 분할하는 데 사용되는 동일한 장치는 반대 방향으로 사용될 때 업스트림 조명을 결합할 수 있으며, 이것이 바로 PON 네트워크가 작동하는 방식입니다.
WDM 커플러와 표준 광 커플러의 차이점은 무엇입니까?
표준 커플러는 파장을 구분하지 않고 전력을 분배합니다. 에이WDM 커플러CWDM 및 DWDM 시스템에 필수적인 특정 파장을 분리하거나 결합하기 위해 박막-필름 필터 또는 AWG 기술을 사용합니다.
광섬유 커플러에는 어떤 커넥터 유형을 선택해야 합니까?
LC와 SC는 최신 액세스 및 데이터 센터 배포에서 가장 일반적입니다. PON, RFoG 및 아날로그 비디오와 같이 후면 반사가 중요한 곳에서는 APC 광택이 선호됩니다. 링크 양쪽 끝의 광택을 일치시키십시오. UPC와 APC를 혼합하면 성능이 저하됩니다.
결론
광섬유 커플러는 거의 모든 최신 광 네트워크를 조용히 뒷받침하는 매우 간단한 구성 요소입니다. 올바른 것을 선택하는 것은 포트 수, 분할 비율, 파장 범위, 삽입 손실, 광섬유 유형, 커넥터 및 그것이 존재할 환경 간의 균형입니다. 단일 모니터링 탭 또는 사용자 정의 분할 비율의 경우 FBT 커플러가 일반적으로 가장 경제적인 답변입니다. FTTH, PON, 패시브 광 LAN 또는 높은-포트-배포의 경우 PLC 스플리터가 장기적으로 더 안전한-선택입니다. 최고의 커플러는 단순히 단가가 가장 낮은 커플러가 아니라 항상 해당 네트워크의 광 전력 예산과 신뢰성 요구 사항에 맞는 커플러입니다.
