A Glasfaserkopplerist eine passive optische Komponente, die Licht zwischen optischen Fasern aufteilt, kombiniert, abgreift oder umverteilt. In realen-Netzwerken ermöglichen Koppler, dass ein Signal viele Benutzer erreicht, mehrere Signale sich einen Glasfaserpfad teilen oder eine kleine Lichtmenge zur Überwachung abtasten. Sie sind leise Arbeitstiere in FTTH-Zugangsknoten, Rechenzentren, Testaufbauten, Faserlasern und Sensorsystemen.
Bevor wir fortfahren, lohnt es sich, eine häufige Verwirrung auszuräumen. Ein Koppler ist nicht dasselbe wie einGlasfaseradapter. Ein Adapter richtet zwei Anschlüsse mechanisch aus, sodass Licht hindurchtreten kann; Ein Koppler verändert aktiv die Art und Weise, wie die optische Leistung zwischen den Ports verteilt wird.RP Photonikdefiniert Faserkoppler als Geräte, die Licht von einer oder mehreren Eingangsfasern an eine oder mehrere Ausgangsfasern koppeln, wobei die Leistungsverteilung von der Wellenlänge und der Polarisation abhängen kann.
In diesem Leitfaden wird erläutert, wie Glasfaserkoppler funktionieren, auf welche Haupttypen Sie stoßen, welche Spezifikationen beim Kauf wichtig sind und wie Sie eine sinnvolle Auswahl für Ihr Projekt treffen.
Was ist ein Glasfaserkoppler?
Ein Glasfaserkoppler ist ein optisches Gerät mit einem oder mehreren Eingangsanschlüssen und einem oder mehreren Ausgangsanschlüssen. Je nach Ausführung kann es mehrere Dinge gleichzeitig tun:
- Teilen Sie ein Eingangssignal in zwei oder mehr Ausgänge auf
- Kombinieren Sie mehrere Eingänge in einer Ausgangsfaser
- Tippen Sie einen kleinen Prozentsatz der Leistung zur Überwachung oder zum Testen an
- Verteilen Sie optische Signale stern- oder baumartig auf viele Ports
- Kombinieren oder trennen Sie Wellenlängen in CWDM- oder DWDM-Systemen
Ein 1x2-Koppler hat beispielsweise einen Eingang und zwei Ausgänge. Ein 2x2-Koppler verfügt über zwei Eingänge und zwei Ausgänge und kann je nach Lichtrichtung entweder als Splitter oder Combiner fungieren.
In Diskussionen über Telekommunikations- und Datennetze sind die BegriffeGlasfaserkoppler, optischer Splitter, Undoptischer Kombiniererüberschneiden sich oft. Ein Splitter ist im Wesentlichen ein Koppler, der in der Aufteilungsrichtung verwendet wird, während ein Combiner das gleiche Gerät ist, das in der Kombinationsrichtung verwendet wird. Wenn Sie Komponenten beschaffen, hängen die Namen im Datenblatt normalerweise davon ab, wie das Gerät eingesetzt werden soll.
Wie funktioniert ein Glasfaserkoppler?
Ein Koppler funktioniert durch die Übertragung optischer Leistung zwischen Glasfaserpfaden. Der genaue Mechanismus hängt vom Herstellungsansatz ab.
In einem FBT-Koppler (Fused Biconical Taper) werden zwei oder mehr Fasern erhitzt, gezogen und verschmolzen, sodass ihre Kerne nahe genug zusammenkommen, damit Licht über eine kontrollierte Länge von einem Kern in einen anderen eindringen kann.RP Photonikerklärt, dass Schmelzkoppler durch thermisches Verjüngen und Verschmelzen von Fasern hergestellt werden, sodass ihre Kerne in engen optischen Kontakt gebracht werden.
In einem Planar-Lightwave-Circuit-Splitter (PLC) wird Licht durch einen Wellenleiterschaltkreis geleitet, der auf einem Silica- oder Polymersubstrat hergestellt ist. Dies ist der vorherrschende Ansatz für Splitter mit hoher -Port--Anzahl, da die Geometrie des Wellenleiters sehr gut wiederholbar ist.
Aufteilung der optischen Leistung
Wenn ein Koppler Licht aufteilt, wird die optische Eingangsleistung auf die Ausgangsanschlüsse aufgeteilt. Bei einem idealen 1x2 50/50-Koppler erhält jeder Ausgang die Hälfte der Eingangsleistung. In Dezibel ausgedrückt bedeutet das etwa 3 dB theoretischen Verlust pro Ausgang, bevor reale Verluste hinzukommen. DerGlasfaserverband (FOA)weist darauf hin, dass die Aufteilung bei jeder Verdoppelung der Aufteilungszahl einen zusätzlichen Verlust von 3 dB verursacht, zuzüglich eines kleinen zusätzlichen Verlusts durch die Kopplerstruktur.
Optische Signale kombinieren
Viele Koppler sind bidirektional. Ein Gerät, das die Leistung in eine Richtung aufteilt, kann die Leistung auch in die umgekehrte Richtung kombinieren. In einem passiven optischen Netzwerk (PON) wird der Downstream-Verkehr vom OLT auf viele Benutzer aufgeteilt, während Upstream-Signale von diesen Benutzern über denselben passiven Splitter zurück zum OLT zusammengefasst werden.
Warum Koppler immer Verluste verursachen
Der Verlust in einem Glasfaserkoppler entsteht durch das Zusammenwirken mehrerer Quellen:
- Theoretischer Split-Verlust (der unvermeidbare Leistungsanteil)
- Übermäßiger Verlust durch die Kopplerstruktur selbst
- Stecker- und Spleißverlust an den Eingangs- und Ausgangsanschlüssen
- Wellenlängenkonflikt zwischen dem Gerät und der Systemwellenlänge
- Polarisationsabhängiger Verlust (PDL)
- Ungleichmäßige Stromverteilung zwischen den Ausgangsanschlüssen
Aus diesem Grund kommt es bei der Auswahl eines Kopplers nie nur auf die Anzahl der Ports an. Das Verlustbudget, der Wellenlängenbereich, das Teilungsverhältnis und die Umgebung müssen alle gemeinsam überprüft werden.
Haupttypen von Glasfaserkopplern
Koppler können auf verschiedene nützliche Arten klassifiziert werden. Die richtige Klassifizierung hängt davon ab, ob Sie ein Netzwerk entwerfen, Komponenten beschaffen oder Fehler bei einer Verbindung beheben.
Nach Funktion: Splitter, Combiner, Tap und WDM-Koppler
Einoptischer Splitterteilt einen Eingang in mehrere Ausgänge (1x2, 1x4, 1x8, 1x16, 1x32, 1x64). AKombiniererFügt mehrere Eingaben zu einer einzigen Ausgabe zusammen. AHahnkupplungsendet den größten Teil der optischen Leistung über den Hauptpfad und leitet einen kleinen Teil (typische Verhältnisse sind 90/10, 95/5 und 99/1) an einen Überwachungsanschluss um. AWDM-Kopplerkombiniert oder trennt Signale basierend auf der Wellenlänge und wird häufig verwendetCWDM und DWDMSysteme.
Nach Portkonfiguration: 1x2, 2x2, 1xN und Sternkoppler
A 1x2 Glasfaserkopplerverfügt über einen Eingang und zwei Ausgänge und ist der gebräuchlichste Baustein für einfaches Teilen oder Tippen. A2x2-Kopplermit zwei Eingängen und zwei Ausgängen wird häufig in bidirektionalen Systemen, Interferometern und Testaufbauten verwendet. A1xN-Splitterbedient PON-, FTTH-, CATV- und Verteilungsnetze. EinNxN-Sternkopplerverteilt die optische Leistung gleichzeitig auf viele Eingangs- und Ausgangspfade.
Nach Form: Y-, T-, X-, Stern- und Baumkupplungen
Der AY-Koppler teilt einen Eingang in zwei symmetrische Ausgänge. AT-Koppler haben normalerweise ein ungleichmäßiges Verhältnis wie 90/10 oder 80/20 und eignen sich gut für die Signalüberwachung. Ein X-Koppler ist normalerweise ein 2x2-Gerät. Ein Sternkoppler verteilt die Leistung auf mehrere Ein- und Ausgänge. Ein Baumkoppler teilt einen Eingang in einer Verzweigungsstruktur in viele Ausgänge auf und ist die Standardwahl für PON- und FTTx-Netzwerke.
Nach Herstellungsmethode: FBT vs. PLC vs. Mikro-Optik
EinFBT-Koppler(verschmolzener bikonischer Konus) wird durch das Zusammenschmelzen und Verjüngen von Fasern hergestellt. Es eignet sich gut für kleine Teilungszahlen, benutzerdefinierte Teilungsverhältnisse und kostensensible Designs. ASPS-Splitterverwendet einen Wellenleiterchip, der eine bessere Wellenlängengleichmäßigkeit und engere Toleranzen bei hoher Portanzahl bietet. Mikro-optische Koppler verwenden Linsen, Prismen, Spiegel oder Dünnschichtfilter und kommen eher in speziellen optischen Instrumenten als in Telekommunikationskabeln vor.
FBT-Koppler vs. PLC-Splitter: Welches sollten Sie wählen?
Die Frage „FBT versus PLC“ taucht bei fast jeder Kupplungsbestellung auf. Die ehrliche Antwort ist, dass keines von beiden generell besser ist; Sie haben unterschiedliche Sweet Spots.
FBT-Koppler glänzen, wenn das Design eine niedrige Teilungsanzahl (typischerweise 1x2 bis 1x8), ein benutzerdefiniertes Teilungsverhältnis (z. B. 80/20, 90/10 oder 95/5) oder eine Anwendung mit einer einzigen-Wellenlänge erfordert. Für diese einfacheren Konstruktionen sind sie im Allgemeinen günstiger. PLC-Splitter sind die sicherere Wahl, wenn Sie eine konstante Leistung bei einer höheren Anzahl von Ports (1x8 und mehr), einen Betrieb mit breiten Wellenlängen über 1260–1650 nm oder ein stabiles Verhalten über einen breiten Temperaturbereich benötigen. Am modernstenGlasfaser-SplitterDie in FTTH- und PON-Netzwerken eingesetzten Netzwerke basieren genau aus diesem Grund auf PLC-.
In der Praxis ist FBT die richtige Wahl für die Überwachung von Taps und maßgeschneiderten Verhältnissen, während PLC die Standardeinstellung für FTTH-Verteilung, passives optisches LAN und alle Anforderungen an hohe -Einheitlichkeit ist.
Wichtige Spezifikationen: Teilungsverhältnis, Einfügedämpfung und Wellenlänge
Split-Verhältnis oder Kopplungsverhältnis
Das Aufteilungsverhältnis beschreibt, wie die Macht aufgeteilt wird. Eine 50/50-Kupplung verteilt die Leistung gleichmäßig. Bei einem 90/10-Tap werden 90 % über den Hauptpfad und 10 % an den Überwachungsport gesendet. Für die Überwachung möchten Sie normalerweise nur einen kleinen Lichtausschnitt entfernen. Für die Verteilung möchten Sie normalerweise eine gleichmäßige Aufteilung.
Einfügungsdämpfung und Überdämpfung
Der Einfügungsverlust ist die gesamte optische Leistung, die verloren geht, wenn der Koppler in die Verbindung eingesetzt wird. Es umfasst den theoretischen Split-Verlust und den geräteeigenen Überschussverlust. Ein 1x2 50/50-Splitter hat theoretisch einen Split-Verlust von 3 dB, reale Datenblätter zeigen jedoch normalerweise einen typischen Einfügungsverlust von etwa 3,4–3,8 dB, wenn zusätzlicher Verlust und Steckerverlust hinzugefügt werden. Überschussverlust ist der zusätzliche Verlust, der über den unvermeidbaren Teilverlust hinausgeht; Eine niedrigere Zahl bedeutet einen besser-gebauten Koppler.
Gleichmäßigkeit, Rückflussdämpfung und Richtwirkung
Die Gleichmäßigkeit beschreibt, wie gleichmäßig die Leistung über die Ausgangsports verteilt wird, und wird bei den Aufteilungen 1x8, 1x16, 1x32 und 1x64 von entscheidender Bedeutung. Die Rückflussdämpfung misst reflektiertes Licht, das zurück zur Quelle wandert. Die Richtwirkung gibt an, wie gut das Gerät verhindert, dass Strom in den falschen Anschluss fließt. Diese drei sind in DWDM-Systemen, OTDR-Testumgebungen, Faserlasern und allen Verbindungen, bei denen Streureflexionen die Leistung beeinträchtigen, am wichtigsten.
Betriebswellenlänge und Bandbreite
Der Koppler muss zur Wellenlänge Ihres Systems passen. Telekommunikationssysteme verwenden üblicherweise Fenster mit 1310 nm, 1490 nm und 1550 nm; PON-Netzwerke addieren je nach Bedarf 1577 nm und 1490 nmITU-T G.984und G.987-Spezifikationen. Einige Koppler sind nur für ein schmales Fenster ausgelegt, während Breitband-PLC-Splitter 1260–1650 nm abdecken.
Fasertyp, Stecker und Paket
Bestätigen Sie, ob der Koppler Single-{0}}Mode- oder Multimode-Fasern unterstützt, und überprüfen Sie doppelt-den Steckertyp und die Politur. GemeinsamGlasfasersteckerZu den Optionen gehören LC, SC, FC, ST und MTP/MPO mit UPC- oder APC-Politur. APC wird überall dort bevorzugt, wo es auf eine geringe Rückreflexion ankommt, insbesondere in PON- und analogen Videosystemen. Auch die mechanische Verpackung ist wichtig: Bare-Fiber, blockloses Minimodul, ABS-Box, LGX-Kassette, Rack--Gehäuse und IP68-Verschluss für den Außenbereich dienen alle unterschiedlichen Einsatzszenarien.
Häufige Anwendungen von Glasfaserkopplern
PON, FTTH und passives optisches LAN
PON-Netzwerke verwenden 1xN-Splitter, um einen OLT-Port mit vielen ONTs zu verbinden. Der Downstream-Verkehr wird an die Benutzer verteilt. Der Upstream-Verkehr wird wieder zusammengeführt. Das gleiche passive Gerät verarbeitet beide Richtungen. Passive optische LANs nutzen die gleiche Architektur in Büro- und Campusumgebungen. Die FOA stellt fest, dass ein einzelner OLT-Port je nach optischem Leistungsbudget bis zu 32 (und manchmal 64 oder 128) Geräte über kaskadierte Splitter bedienen kann.
Überwachungs- und Testpunkte
Abzweigkoppler nehmen einen kleinen Teil des Lichts auf, ohne die Hauptverbindung zu unterbrechen. Für einen Live-Single-Mode-Link ist ein 99/1- oder 95/5-Tap weitaus geeigneter als ein 50/50-Splitter, der auf dem Hauptpfad zu viel Budget verbrauchen würde.
WDM- und DWDM-Systeme
WDM-Koppler kombinieren oder trennen Signale unterschiedlicher Wellenlängen. Sie sind unverzichtbar in der Ferntelekommunikation, in Glasfaserverstärkern (EDFAs) und in allen Systemen, in denen sich mehrere optische Kanäle eine Glasfaser teilen. CWDM verwendet ein 20-nm-Raster; DWDM verwendet ein 100-GHz- oder 50-GHz-Raster, das von jeder Komponente eine engere Wellenlängentoleranz erfordert.
Labor-, Sensor- und Lasersysteme
Faserkoppler kommen auch in Interferometern, OCT-Systemen, Fasersensoren und Hochleistungsfaserlasern vor. Bei diesen Anwendungen sind Polarisationsverhalten und Rückflussdämpfung oft wichtiger als die reinen Kosten.
Anwendung-auf-Coupler-Kurzreferenz
Um die Auswahl konkreter zu machen, sehen Sie hier, wie Anwendungen in der Praxis typischerweise auf Kopplertypen abgebildet werden. FürFTTH- und PON-Verteilung, die Standardantwort ist aSPS-Splitter in einer ABS-Box oder LGX-Kassettemit 1x8, 1x16 oder 1x32 Ports. FürLive-Link-ÜberwachungWählen Sie einen FBT 99/1- oder 95/5-Abzweigkoppler mit APC-Anschlüssen. Für2-kanalige bidirektionale TestaufbautenIn der Regel reicht ein 2x2 50/50 FBT-Koppler aus. FürCWDM/DWDM-Kanalaggregationist ein Dünnfilm-WDM-Koppler oder ein AWG-basierter Mux/Demux erforderlich. FürKombination von FaserlaserpumpenAnstelle eines generischen Telekommunikationsgeräts wird ein polarisationserhaltender oder ein spezieller-Faserkoppler benötigt.
So wählen Sie den richtigen Glasfaserkoppler aus
Nutzen Sie den folgenden Arbeitsablauf, bevor Sie eine Bestellung aufgeben.
- Definieren Sie die Funktion.Entscheiden Sie, ob Sie Splitten, Kombinieren, Tapen oder Wellenlängenmultiplexen benötigen.
- Wählen Sie die Portkonfiguration.Wählen Sie 1x2, 2x2, 1x8, 1x16, 1x32, 1x64 oder NxN basierend auf der Anzahl der Endpunkte.
- Bestätigen Sie das Teilungsverhältnis.Verwenden Sie 50/50 für eine gleichmäßige Aufteilung, 90/10 oder höher für die Überwachung und gleichmäßig 1xN für die Verteilung.
- Überprüfen Sie den Wellenlängenbereich.Passen Sie die Kopplerbandbreite an Ihr System an, einschließlich zukünftiger Upgrade-Wellenlängen.
- Berechnen Sie das Verlustbudget.Addieren Sie Faserdämpfung + Steckerverlust + Spleißverlust + Koppler-Einfügedämpfung + Sicherheitsmarge (typischerweise 3 dB).
- Passen Sie Faser und Stecker an.Bestätigen Sie den Single--Modus (G.652D oder G.657) im Vergleich zum Multimode-Modus (OM3/OM4/OM5), den Steckertyp und die Politur.
- Planen Sie die Installationsumgebung.Innenschränke, Außenabschlüsse, Rechenzentrums-Racks und Labortische benötigen unterschiedliche Verpackungen.
Ein einfaches Beispiel für ein Verlustbudget
Angenommen, Sie entwerfen eine 1x16-PLC-Splitter-Verbindung für FTTH mit 2 km Single--ModusGlasfaserkabel, vier LC/UPC-Steckerpaare und ein Fusionsspleiß. Eine vernünftige Schätzung wäre: 13,5 dB (typischer 1x16-PLC-Einfügungsverlust) + 0.6 dB (2 km × 0,3 dB/km bei 1310 nm) + 1.2 dB (4 Anschlüsse × 0,3 dB) + 0.1 dB (ein Spleiß) + 3 dB (Marge) ≈ 18,4 dB insgesamt. Wenn Ihr OLT/ONT-Leistungsbudget der Klasse B+ (28 dB) entspricht, haben Sie einen komfortablen Headroom; Wenn es enger wäre, müssten Sie die Anzahl der Verbindungen reduzieren, die Strecke verkürzen oder auf eine 1x8-Aufteilung zurückgehen.
Häufige Fehler, die es zu vermeiden gilt
Der erste und häufigste Fehler besteht darin, einen Koppler als einfachen Adapter zu betrachten. Bei den beiden handelt es sich um unabhängige Geräte mit unterschiedlichen Aufgaben. Die zweite besteht darin, die Einfügungsdämpfung zu ignorieren und zu viele Splits auf einer einzelnen Verbindung zu stapeln, bis der Empfänger keinen Strom mehr hat. Die dritte Option ist die Wahl von FBT für eine FTTH 1x32-Bereitstellung, bei der die SPS weitaus einheitlicher und stabiler wäre. Die vierte besteht darin, einen Koppler zu verwenden, der für ein Wellenlängenfenster bei einer anderen Wellenlänge ausgelegt ist, was zu sehr unterschiedlichen realen Verlusten führen kann. Die fünfte besteht darin, UPC- und APC-Anschlüsse zu vermischen, ohne über die Auswirkungen der Reflexion nachzudenken.
FAQ zu Glasfaserkopplern
Was ist der Unterschied zwischen einem Glasfaserkoppler und einem Splitter?
Ein Splitter ist ein Koppler, mit dem ein Eingang in mehrere Ausgänge aufgeteilt wird. Der BegriffKopplerist umfassender, da es auch Combiner, Taps und Wellenlängenmultiplexer umfasst.
Ist ein Glasfaserkoppler passiv oder aktiv?
Fast alle Telekommunikations- und Kabelkoppler sind passiv und benötigen keinen Strom. Als aktiv gelten nur spezielle Geräte wie optische Verstärker und optische Schalter.
Was bedeutet 1x2 bei einem Glasfaserkoppler?
Ein 1x2-Koppler verfügt über einen Eingangsport und zwei Ausgangsports. Es handelt sich um die einfachste Splitter- oder Tap-Konfiguration.
Was bedeutet 2x2 bei einem Glasfaserkoppler?
Ein 2x2-Koppler verfügt über zwei Eingänge und zwei Ausgänge und kann je nach Signalrichtung entweder als Splitter oder Combiner fungieren. Dies kommt häufig in Interferometern und bidirektionalen Testaufbauten vor.
Wie wähle ich ein Teilungsverhältnis für einen Abzweigkoppler?
Für die meisten Live-Link-Überwachungen ist ein 99/1- oder 95/5-Tap die richtige Wahl, da dadurch nur ein kleiner Teil der optischen Leistung vom Hauptpfad entfernt wird. Ein 90/10-Abgriff ist geeignet, wenn der Überwachungsempfänger weniger empfindlich ist. Eine 50/50-Aufteilung ist selten die richtige Antwort für die Überwachung.
Wie hoch ist die typische Einfügungsdämpfung eines 1x32-PLC-Splitters?
In den meisten kommerziellen 1x32-PLC-Splitter-Datenblättern wird eine typische Einfügungsdämpfung zwischen 16,5 und 17,5 dB angegeben, einschließlich der theoretischen 15-dB-Splittung plus 1,5–2,5 dB Überschuss und Steckerdämpfung. Überprüfen Sie immer das spezifische Datenblatt des Modells, das Sie kaufen.
Kann ich einen Singlemode-Koppler mit Multimode-Glasfaser verwenden?
Generell nein. Single--Mode-Koppler sind um einen 9-µm-Kern herum konstruiert; Multimode-Fasern haben einen Kern von 50 oder 62,5 µm. Das Mischen der beiden führt zu einer erheblichen Nichtübereinstimmung der Modenfelder und einem hohen Kopplungsverlust. Verwenden Sie einen zu Ihnen passenden KopplerMultimodeoderEinzelmodus-Fasertyp.
Sind Glasfaserkoppler bidirektional?
Die meisten passiven Koppler sind bidirektional. Dasselbe Gerät, das zur Aufteilung des Downstream-Lichts verwendet wird, kann Upstream-Licht kombinieren, wenn es in die entgegengesetzte Richtung verwendet wird. Genau so funktionieren PON-Netzwerke.
Was ist der Unterschied zwischen einem WDM-Koppler und einem Standard-Optokoppler?
Ein Standardkoppler verteilt die Leistung ohne Unterscheidung der Wellenlängen. AWDM-Kopplerverwendet Dünnschichtfilter oder AWG-Technologie, um bestimmte Wellenlängen zu trennen oder zu kombinieren, was für CWDM- und DWDM-Systeme unerlässlich ist.
Welchen Steckertyp sollte ich für einen Glasfaserkoppler wählen?
LC und SC kommen in modernen Zugangs- und Rechenzentrumsbereitstellungen am häufigsten vor. APC-Polierung wird überall dort bevorzugt, wo Rückreflexion wichtig ist, wie z. B. PON, RFoG und analoges Video. Passen Sie den Lack an beiden Enden des Glieds an; Durch das Mischen von UPC und APC wird die Leistung beeinträchtigt.
Abschluss
Ein Glasfaserkoppler ist eine täuschend einfache Komponente, die stillschweigend die Grundlage fast jedes modernen optischen Netzwerks bildet. Die Wahl des richtigen Kabels erfordert ein Gleichgewicht zwischen Portanzahl, Teilungsverhältnis, Wellenlängenbereich, Einfügungsdämpfung, Fasertyp, Stecker und der Umgebung, in der es eingesetzt wird. Für einen einzelnen Überwachungshahn oder ein benutzerdefiniertes Teilungsverhältnis ist ein FBT-Koppler normalerweise die wirtschaftlichste Lösung. Für FTTH, PON, passives optisches LAN oder jede Verteilung mit hoher-Portanzahl- ist ein PLC-Splitter die sicherere langfristige-Wahl. Der beste Koppler ist immer derjenige, der dem optischen Leistungsbudget und den Zuverlässigkeitsanforderungen des von ihm versorgten Netzwerks entspricht, und nicht einfach derjenige mit dem niedrigsten Stückpreis.
