Что такое оптические сплиттеры (делители)? Зачем нужны и где применяются?

Пассивный оптический делитель, или сплиттер – это устройство, которое способно разделять световой луч на несколько лучей с учетом определенных соотношений (примеры можно посмотреть здесь https://lan-art.ru/catalog/opticheskoe-oborudovanie/opticheskie-deliteli/). Изделие распределяет и мощности сигналов. Благодаря данной технологии появилась возможность задействовать один интерфейс сразу для нескольких абонентов.

Оптический разветвитель (ОР) – пассивное устройство, которое направляет сигнал из одного оптоволокна по нескольким оптоволокнам одновременно. Таким образом, разветвители используются для разделения одного оптического сигнала (ОС) на несколько световых пучков, каждый из которых имеет меньшую мощность, чем исходный.

Разветвители позволяют подключать несколько устройств к одной оптической линии.

Виды ОР

В продаже представлены:

• сплиттеры с отношением разделения 1×4. Такой разветвитель делит непосредственно входной сигнал на четыре равных на выходе;
• делители с отношением разделения 2×4. Такой разветвитель делит его непосредственно на четыре выхода. У одного мощность выше, чем у трех других;
• разветвители с неравномерным разделением. Они делят входной световой пучок на несколько сигналов на выходе разной мощности.

Распределение мощности настраивают с учетом требований программного приложения. В технологии производства ОР используются оптоволокна. В единую структуру их соединяют методом плавления. Они позволяет не допускать чрезмерных потерь световых потоков при установке, обеспечивая исключительную стабильность и широкий диапазон рабочей длины волн.

Разновидности разветвителей:

• системы связи на основе волокон. Разделение ОС на несколько световых потоков для возможности подключения пользователей к одной оптической линии;
• сети PON. Выход одного сигнала с разделением на несколько потоков для питания многих абонентов сети PON;
• датчики. Разделение сигнала на несколько потоков для питания большого количества датчиков в волоконно-оптической системе;
• волоконно-оптические приборы. Возможность распределения светового потока на несколько сигналов для использования в любых аналогичных волоконно-оптических приборах, таких как модуляторы и усилители.

Типы ОР

В зависимости от спектральных характеристик оборудование подразделяется на несколько типов:

• однооконное — пропускает ОС одного «окна прозрачности»
• двухоконное — пропускает ОС из двух «окон прозрачности»
• трехоконное — пропускает ОС из трех «окон прозрачности».

Оптические разделители (ОР) являются компонентами волоконно-телекоммуникационных сетей, обеспечивающих надежную передачу сигналов через оптоволокно.

Применение ОР:

1. разделение одного сигнала на несколько путей. Разветвитель делит один световой поток на несколько копий источников, что позволяет передавать их на любые направления и к разным устройствам;
2. мониторинг оптоволоконных сетей. Возможность использования делителей для отвода ОС в случае неисправности сети;
3. комбинирование ОС. Объединение нескольких световых потоков в один. Это дает возможность объединять сигналы из разных источников на любом расстоянии;
4. создание резервных путей. Сплиттеры можно использовать для создания резервных путей в сетевых системах, что повышает их устойчивость и надежность;
5. балансировка мощности. ОР влияют на балансировку интенсивности между несколькими оптическими волокнами, обеспечивая равномерное распределение нагрузки;
6. значительная дальность передачи сигнала. Способность разветвителей увеличивать дальность передачи по ОС, разделяя их на несколько потоков с более низкой мощностью, что заметно снижает потери;
7. создание систем WDM. Делители, используемые в мультиплексировании, с разделением по длине волны (WDM) для разделения и объединения сигналов разной длины волн;
8. измерения и тестирование. Идеальная возможность использования сплиттеров в тестировании оптоволокна с целью установления мощности ОС и определение его напряжения;
9. использование делителей в оптических датчиках для разделения световых потоков на пути следования сигнала;
10. лазерная резка и гравировка. Возможность разделения лазерного излучения на несколько путей, что позволяет одновременно резать и гравировать несколько объектов одновременно.

Сферы использования оптических сплиттеров

Потребность в отводе или разделении ОС нередко возникает при прокладке волоконно-оптических линий связи или во время ее эксплуатации. Может потребоваться тестирование каналов ВОЛС, их мониторинг, разделение ОС в WDM, распределение трафика в GPON. Для этого используются ОР.

Разновидности сплиттеров по функциональным возможностям:

• направленные делители. Световые потоки движутся в одном направлении;
• двунаправленные разветвители;
• спектрально-селективные;
• неселективные. Коэффициент передачи ОС не зависит от мощности светового потока;
• симметричные делители с равным количеством выходов и входов;
• несимметричные делители с разным числом выходов и входов.

Сортировка ОР с учетом топологии:

1. звездообразные изделия. Здесь входы и выходы распределены равномерно. Оптический луч заходит в один из каналов, а затем распределяется по выходным каналам равномерно. Мощность световых потоков не теряется нигде;
2. древовидные оптические делители. Эти сплиттеры предназначены для разветвления одного светового потока по нескольким выходам. Он же может работать в обратном порядке – объединение нескольких сигналов и отправка его в один выход. Здесь отмечается равномерное распределение мощности между портами;
3. ответвители. Тип древовидного делителя с разным распределением мощности оптического входного ОС между отводными выходными портами и магистральным. На отводы подается половина мощности излучения, а остальная поступает в магистраль.

Часто в оптических системах используются делители сварного типа с неравномерным делением в качестве компонентов. Они предназначены для распределения оптической мощности между несколькими путями с разными коэффициентами деления. Это позволяет направлять определенную часть сигнала в тестовый порт или на измерительное оборудование. Например, в оптических усилителях с обратной связью делители используются для передачи оптического сигнала на фотодетекторы, которые контролируют работу усилителя. Делители сварного типа являются одними из самых распространенных пассивных компонентов в ОС.