광 감쇠광섬유 시스템에서 덜 화려하지만 절대적으로 중요한 기능 중 하나로 남아 있습니다. 수신기 감도 임계값이 초과될 위험이 있는 경우{1}}또는 링크 전력 예산이 정밀한 보정을 요구하는 경우{2}}감쇠기가 개입합니다. 수동형과 능동형 변형 간의 근본적인 분할은 통신, 데이터 센터 및 테스트 환경 전반에 걸쳐 네트워크 설계 결정을 형성하는 더 깊은 엔지니어링 절충을 반영합니다.{4}}
수동적 접근 방식: 단순함의 장점
수동 감쇠기는 전력 없이 작동합니다. 마침표. 이 단일 특성은 그들에 관한 거의 모든 것에 적용됩니다.
여기서 물리학은 간단합니다. 광자(도핑된 유리 또는 금속{1}}이온 필터)를 흡수하거나, 광섬유 종단면 사이에 에어 갭을 생성하거나, 의도적으로 광학 경로를 잘못 정렬하고 있습니다. 갭-형 감쇠기는 말 그대로 제어된 분리를 도입합니다.-빛은 해당 공간을 가로질러 발산하고 일부만 수신 광섬유로 다시 연결됩니다. 도핑된 변형은 다르게 작동합니다. 유리 매트릭스에 내장된 이온은 광학 에너지를 열로 변환합니다. 두 접근 방식 모두 일단 설치되면 외부 개입이 필요하지 않습니다.
고정 감쇠기가 현장 배치를 지배합니다. 10dB 인라인 감쇠기는 약 15달러 정도의 비용이 들고 몇 초 만에 설치되며 연결하는 장비보다 오래 지속될 가능성이 높습니다. 일반적인 값은-3dB, 5dB, 7dB, 10dB, 15dB, 20dB로 대부분의 시나리오에 적용됩니다. 커넥터 스타일은 더 넓은 업계를 반영합니다. 최신 설치를 위한 LC 및 SC, 레거시 및 테스트 설정을 위한 FC, 때로는 반사 손실이 중요한 경우 APC 변형이 있습니다.
수동 형태의 가변 광 감쇠기(VOA)는 기계적 조정을 사용합니다. 다이얼을 돌리고, 중립-밀도 필터를 이동하고, 간격 거리를 변경하세요. 감쇠 범위와 정밀도에 따라 $50에서 수백 달러까지 다양합니다. 좋은 것은 ±0.5dB의 정확도를 유지합니다. 값싼 것들은... 하지 마세요.
온도 안정성은 제조업체마다 크게 다릅니다. 사양 시트에서는 0.02dB/도라고 주장할 수 있지만 여름철에는 실외 인클로저에서 장치가 훨씬 더 많이 표류하는 것을 보았습니다. 갭- 유형 설계는 흡수 기반 설계보다-온도에 더 안정적인 경향이 있지만-일반적으로 사실은 아닙니다.
반사 손실은 문제가 발생할 때까지 간과됩니다. 표준 UPC 마감으로 인해 50dB 반사 손실이 발생할 수 있습니다. APC는 60dB를 넘어섰습니다. DWDM 시스템이나 아날로그 비디오 링크의 경우 이러한 차이는 매우 중요합니다. 기본 이더넷 연결의 경우 그렇지 않을 수도 있습니다.
능동 감쇠: 네트워크가 생각해야 할 때
활성 VOA는 근본적으로 다른 엔지니어링 철학을 나타냅니다. 이러한 장치는 광전력을 전자적으로 조절하여 원격 제어, 자동화된 피드백 루프 및 네트워크 관리 시스템과의 통합을 가능하게 합니다.
여기서 기술 환경은 상당히 세분화되어 있습니다.
MEMS-기반 VOA정전기력에 의해 기울어지는 미세한 거울-일반적으로 실리콘-을 사용합니다. 거울 각도를 변경하면 입력 광섬유와 출력 광섬유 사이에 결합되는 빛의 양이 조정됩니다. 응답 시간은 약 1~10밀리초입니다. 이는 신뢰성이 중요하고 속도 요구 사항이 극단적이지 않은 통신 애플리케이션을 지배합니다.
액정 감쇠기들어오는 빛을 편광시킨 다음 LC 셀의 전압을 변화시켜 편광 상태를 회전시킵니다. 다운스트림 편광판은 방향에 따라 빛을 더 많거나 적게 차단합니다. MEMS보다 느리지만-일반적으로 10~100밀리초이지만 기계적으로는 더 간단합니다. 마모될 움직이는 부품이 없습니다.
열{0}}광학 설계온도에 따른 굴절률 변화를 활용합니다. 도파관 부분을 가열하고, 모드 커플링을 변경하고, 감쇠를 조정합니다. 이는 소형 다중 채널 솔루션을 위한 평면 광파 회로(PLC)에 완벽하게 통합됩니다.
전기-광학 변조기리튬 니오베이트 기반으로 -마이크로초 미만의 응답을 달성할 수 있습니다. 비싸고 전력-이 부족하지만 속도 측면에서 다른 어떤 것도 영향을 미치지 않습니다.
저는 여러 공급업체의 MEMS 장치를 다루면서 상당한 시간을 보냈습니다. 400모듈과 400모듈, 1,200모듈 사이의 성능 차이는 광학 엔진 자체보다는 제어 전자 장치에서 나타나는 경우가 많습니다. 더 나은 DAC, 더 엄격한 피드백 루프, 더 정교한 온도 보상 알고리즘. 값비싼 장치는 전체 작동 범위에서 ±0.1dB 정확도를 유지합니다. 예산 옵션은 날씨가 좋은 날에는 ±0.3dB를 관리할 수 있습니다.
이것이 실제로 중요한 경우
DWDM 시스템은 능동 감쇠에 대한 가장 명확한 사용 사례를 제시합니다. 40, 80, 심지어 90{1}}동시에 전파되는 6개의 파장 채널-은 각각 대략 동일한 전력으로 수신기에 도달해야 합니다. 레이저 소스의 제조 허용 오차, 파장에 따른 섬유 손실의 약간의 변화, EDFA의 기울기 증가 등 모든 것이 채널-간-채널 출력 발산을 초래합니다. ROADM 노드의 VOA는 이를 동적으로 균등화합니다.
제어 방식이 정교해집니다. 광 채널 모니터는-파장 전력 레벨별로 측정합니다. 데이터는 VOA 설정값을 결정하는 알고리즘에 입력됩니다. 시스템은 트래픽 패턴이 바뀌거나 구성 요소가 노후화됨에 따라 지속적으로 조정됩니다. 누구도 수동으로 이 작업을 수행하지 않습니다.
데이터센터 애플리케이션은 구현이 더 단순한 경향이 있습니다. 도달 범위가 짧다는 것은 누적된 분산과 손실 변동이 적다는 것을 의미합니다. 그러나 트랜시버 보호는 여전히 유효합니다. 잘못된 패치를 통해 고전력 단일-모드 광학 장치를 다중 모드 수신기에 연결하면 적절한 감쇠 없이 감지기가 손상될 수 있습니다.
테스트와 측정은 양방향으로 나뉩니다. 자동화된 테스트 시스템-예를 들어 트랜시버를 특성화하는 생산 라인은-매일 수천 사이클에 걸쳐 프로그래밍 가능한 감쇠를 요구합니다. 활성 VOA는 GPIB, USB 또는 이더넷을 통해 통합됩니다. 실험실 환경에서는 다음 중 하나를 사용할 수 있습니다. 누군가가 프로그래밍 방식으로 감쇠를 스윕하려는지 아니면 가끔 전력을 차단해야 하는지에 따라 다릅니다.
사람들이 실제로 관심을 갖는 숫자
수동 고정 감쇠기의 삽입 손실은 의도된 감쇠를 넘어서는 무시할 수 있습니다-0.3dB 초과할 수 있습니다. 기계식 VOA는 조정 메커니즘으로 인해 좀 더 많은 기능을 추가합니다. 활성 단위는 다양합니다. MEMS 설계는 일반적으로 최소 감쇠 설정에서 1~3dB 삽입 손실을 나타냅니다.
일반적으로 전력 처리는 능동 장치보다 수동 장치를 더 많이 제한합니다. 대부분의 수동 감쇠기는 약 300-500mW의 최대 입력을 지정합니다. 도핑된-유리 유형을 사용하면 이를 초과하면 열 손상이 가능해집니다. 고전력 애플리케이션에는 정격 1W 이상의 특수 장치가 필요합니다.
편광-의존 손실(PDL)은 수동 기술보다 능동 기술을 더 괴롭힙니다. MEMS 미러는 본질적으로 편광 상태를 구별하지 않지만 광학 경로에 약간의 비대칭이 있으면 PDL이 생성됩니다. 액정 장치는-기본적으로 편광-기반-이를 최소화하기 위해 세심한 설계가 필요합니다. 사양 시트에는 0.1-0.3dB PDL이 표시될 수 있습니다. 온도 스트레스를 받는 실제 장치는 때때로 이 값을 초과합니다.
광대역 애플리케이션에서는 파장-종속 손실(WDL)이 중요합니다. C-밴드에 최적화된 수동 감쇠기는 O-밴드 파장에서 제대로 작동하지 않을 수 있습니다. 능동 장치는 비슷한 제약에 직면해 있지만 정교한 설계는 1260~1620nm에서 상대적으로 평탄한 응답을 관리합니다.
비용 현실
여기서는 무뚝뚝하게 말하겠습니다. 패시브 고정 감쇠기는 규모에 따라 기본적으로 비용이 전혀 들지 않습니다. 표준 구성의 경우 볼륨 가격이 단위당 5달러 미만으로 낮아집니다. 허용 범위가 엄격한 "프리미엄" 버전이라도 50달러를 초과하는 경우는 거의 없습니다.
수동형 기계식 VOA는 합리적인 감쇠 범위와 정확도를 갖춘 고품질 장치의 경우 $100-400라는 중간 지점을 차지합니다.
활성 VOA는 대략 시작됩니다. 기본 모델의 경우 300이며 빠르게 상승합니다. 이더넷 인터페이스, 광범위한 감쇠 범위, 낮은 PDL 및 빠른 응답을 갖춘 모든 기능을 갖춘 장치는 기본 모델의 경우 300에 쉽게 도달하고 빠르게 상승합니다. 이더넷 인터페이스, 광범위한 감쇠 범위, 낮은 PDL 및 빠른 응답을 갖춘 모든 기능을 갖춘 장치는 쉽게 1,500-2,000에 도달합니다. ROADM 애플리케이션을 위한 통합 다중{8}}채널 솔루션 - 그 시점에서는 특수 장비 가격에 대해 이야기하고 있습니다.
평생 비용은 이 계산을 다소 변화시킵니다. 수동 장치는 본질적으로 물리적 손상 없이는 결코 실패하지 않습니다. 활성 장치에는 전자 장치, 액추에이터, 펌웨어-모든 잠재적인 오류 모드가 포함되어 있습니다. 10년 배포 기간이 약 87,000시간에 달한다는 사실을 기억하기 전까지는 약 200,000-500,000시간의 MTBF 사양이 인상적으로 들립니다. 모든 유닛이 살아남는 것은 아닙니다.
알아야 할 몇 가지 사항
감쇠기를 설치하기 전에 광케이블 종단면을 청소하는 것은 터무니없이 중요하고 터무니없이 무시됩니다. 커넥터 인터페이스의 오염은 예측할 수 없는 손실을 추가하고 반사 손실을 저하시킵니다. 원-클릭 청소 비용은 청소당 5달러로 대략-보험료가 저렴합니다.
규제된 작업을 수행하는 경우 추적성 문서가 중요합니다. NIST-추적 가능한 인증서가 있는 교정된 감쇠기는 테스트 애플리케이션용으로 존재합니다. 비용이 더 많이 들고 정기적인 재인증이 필요합니다.
모드 조절은 때때로 감쇠 요구 사항과 교차합니다. 단일{1}}모드를 다중 모드 광섬유로 시작하는 경우 특정 모드 그룹을 감쇠시키는 오프셋 패치 코드나 모드{2}}조정 케이블을 사용하는 경우도 있습니다. 다른 문제로, 때로는 직선 감쇠와 혼동되기도 합니다.
시장은 통합을 향해 계속 진화하고 있습니다. 독립형 감쇠기는 사라지지 않지만 더 많은 기능이 모듈에 통합됩니다.{1}}광 스위치와 결합된 VOA, 라인 카드에 통합되고 트랜시버 어셈블리에 내장됩니다. 실리콘 포토닉스 플랫폼에는 이제 일관된 트랜시버 설계를 위한 온칩 감쇠 요소가 포함됩니다.-
그들 중에서 선택하기
고정 전력 감소가 필요한 정적 링크의 경우: 당연히 수동 감쇠기입니다. 이것을 지나치게 복잡하게 만들 이유가 없습니다.
반복적인 프로그래밍 방식의 스윕이 포함된 테스트 설정의 경우 활성 VOA를 사용하면 시간을 절약할 수 있습니다.
동적 조정이 필요한 생산 네트워크의 경우: 속도 요구 사항 및 예산에 따라 특정 기술을 선택할 수 있는 활성 솔루션입니다.
안정적인 전력이 없는 원격 위치의 현장 배포의 경우: 기본적으로 수동적 승리입니다.
하이브리드 접근 방식은{0}}대량 감쇠를 위한 수동 고정 감쇠기와 미세 조정을 위한 능동 VOA-가 때로는 경제적으로 적합합니다. 저렴한 20dB 고정 감쇠기를 사용하여 근접하게 만들고, 제한된-범위 활성 장치가 나머지 0-10dB를 정확하게 처리하도록 하세요.
이러한 지침 외에도 상황이 지배적입니다. 네트워크 아키텍처, 운영 철학, 기존 관리 시스템, 직원 친숙도, 공급업체 관계-모두 실제-결정에 영향을 미칩니다. 기술적으로 최적의 선택이 항상 실제로 최적인 것은 아닙니다.