Оптический делитель — это пассивное многополюсное (многопортовое) устройство, предназначенное для разделения светового потока на несколько волокон в заданных пропорциях. Представляет собой компактный корпус (трубка, пластиковая коробка) с одним или двумя входами и N выходами.

По принципу работы различают три основных типа делителей:

  • Направленные делители — делители с коэффициентом передачи между оптическими портами, коэффициент передачи зависит от направления распространения оптического излучения;
  • Ненаправленные делители — делители без коэффициента передачи между оптическими портами;
  • Спектрально-селективные делители (оконные) — делители чувствительные к вводимым длинам волн, то есть одни длины волн делители «пропускают», а другие «не пропускают».

Наиболее широкое применение сплиттеры нашли в сетях операторов кабельного телевидения (CATV) и в современных пассивных оптических сетях (PON). Существенное отличие в использовании делителей в сетях кабельного телевидения и в сетях PON заключается в том, что в сетях КТВ сигнал передается в одном направлении, а в сетях PON требуется дуплексная передача сигналов.

Технологии производства оптических делителей

  • Оптические планарные делители PLC (Planar Lightwave Circuit);
  • Делители сварного типа FBT (Fused Biconical Taper).

Оптический делитель в корпусе ABS boxОптические делители, созданные по технологии FBT, называют биконическими или сварными (Fused coupler). Название «сварные» делители получили по технологии производства, а «биконические» — по принципу работы. Технология производства проста — два волокна с удаленными внешними оболочками (лак, пластиковый буфер) сплавляют в четырехполюсник с двумя входами и двумя выходами (2:2). Если же требуется делитель 1:2, то один из входов «заглушают» безотражательным методом.

Изготовление сварного оптического делителя

Принцип работы сварного делителя заключается в совмещении оптических волноводов перед сплавлением, таким образом, чтобы необходимая доля входящего оптического сигнала передавалась через боковые поверхности.

В зависимости от взаимопроникновения сердцевин свариваемых волокон можно обеспечить неравномерное разделение мощности, например, 25:75 (25% мощности сигнала проходит в один порт, 75% в другой).

Следует отметить, что «простота» технологии производства, о которой говорилось выше, определяет и негативные особенности сварных делителей:

  1. Плохая воспроизводимость параметров. Не сказывается на потребительских качествах продукции, но усложняет процесс производства;
  2. Спектральная селективность, то есть отсутствует возможность передачи сигналов с широким спектром длин волн. Данная особенность связана как с процессом производства, так и с физическим устройством оптических волокон.

В случае, когда требуется сварной делитель с количеством выводов более двух, например, четыре, предварительно изготавливают три делителя 1:2 с требуемыми характеристиками, а уже после этого их сращивают, как показано на рисунке 2.19. Аналогичным образом можно создать делитель с делением до 1:64.

Схема сварного оптического делителя

Планарные делители PLC (Planar Lightwave Circuit) – предназначены для деления подаваемого оптического сигнала в симметричных пропорциях между выходными портами.

Планарный делитель PLC

Оптические делители, выполненные по технологии PLC, называют планарными.

Процесс производства данных разветвителей более сложен и включает в себя несколько этапов:

  1. Нанесение на кварцевую подложку отражающего слоя-оболочки. На данный слой наносится материал волновода, на котором впоследствии формируется маска для травления;
  2. Травление отражающего слоя. Результатом процесса травления является система волноводов-«дорожек»;
  3. Нанесение второго отражающего слоя. В результате структура делителя становится схожа с простым оптическим волокном, отражающий слой — оболочка волокна, вытравленные «дорожки» — сердцевина волокна;
  4. Вклейка оптических выводов. В отличие от сварных сплиттеров, представляющих собой оптические волокна, сваренные между собой планарные делители являются отдельной структурой. Для создания оптических выводов, к концам вытравленных «дорожек» приклеиваются оптические волокна.

конструкция планарного делителя PLC

Необходимое количество выводов достигается комбинацией простейших масок травления делителей 1×2. Планарная технология позволяет изготавливать делители с числом выходных волокон кратным от 2 до 64 выходных портов включительно.

Благодаря более сложной и прецизионной технологии изготовления, планарные делители обладают более стабильными и точными оптическими характеристиками. В делителях данного типа не возникает проблемы повторяемости результата, как наблюдается в сварных, а также планарные делители избавлены от понятия «оконность», так как работают в широкополосном диапазоне волн 1260–1650 нм.

Однако при всех своих неоспоримых плюсах, планарные делители не могут «похвастаться» возможностью заданного деления входящего сигнала. В связи с технологическим процессом производства, сплиттер делит приходящую мощность только «50 на 50» с минимальными погрешностями, что бывает не всегда удобно и необходимо.

Области применения оптических делителей

Наиболее широкое применение оптические делители получили в трех отраслевых нишах:

  • Сети передачи кабельного телевидения;
  • Пассивные оптические сети (PON);
  • Компоненты сложных оптических устройств.

В сетях передачи кабельного телевидения (сети CATV), как правило, используют делители сварного типа, так как они обеспечивают неравномерное деление, позволяя создавать трассы с топологией «точка-многоточие». В данном случае делители используются в качестве ADM (add drop module) — меньшая часть оптического сигнала выделяется, а большая передается далее по трассе.

В некоторых случаях, использование планарных делителей в сетях CATV является наиболее предпочтительным.
В сетях PON коммутация на участке между оптическим линейным терминалом (OLT), расположенным в центральном узле связи и абонентским оптическим сетевым терминалом (ONT) производится посредством одного или нескольких пассивных разветвителей, установленных по трассе.

В зависимости от географической удаленности абонентов от головной станции выбираются различные типы делителей. В случае, если все абоненты равноудалены от головной станции или разница в удаленности крайне незначительная, используют планарные делители. В случае, если абоненты находятся на разном отдалении от головной станции — используются делители сварного типа.

Следует отметить, что интернет–трафик и телефония в сетях PON передает и принимает на длинах волн 1490 нм и 1310 нм, что позволяет использовать в сетях PON двухоконные делители сварного типа.

В качестве компонентов оптических систем зачастую используются делители сварного типа с неравномерным делением.

Самым распространенным назначением данных пассивных компонентов является отведение оптической мощности в тестовый порт или на измерительное оборудование, например, в оптических усилителях с обратной связью делители передают часть сигнала на фотодетекторы, контролирующие работу усилителя.