отклонение диаметра оптической оболочки ±5 мкм, так что реальный диаметр волокна менялся от 120 до 130 мкм. Соединение двух таких волокон при максимальном рассогласовании приводит к потерям в 0.6 дБ. В настоящее время нормальным допуском является ±2 мкм, приводящий к отклонению размера от 123 до 127 мкм и к максимальным потерям в 0.28 дБ. Допустимое отклонение в ±0.1 мкм уменьшает возможные потери до 0.1 дБ.

Указанные потери являются максимально возможными и могут не возникать в большинстве случаев, поскольку вероятность соединения двух волокон с максимальным рассогласованием достаточно мала.

в таблице 11.1 представлены типичные допустимые вариации параметров современных волокон.

Таблица 11.1.

Типичные допуски, влияющие на внутренние потери

Параметр Допуск

Внешние факторы

Сами соединители также привносят определенные потери в соединение. Если центральные оси двух волокон недостаточно точно совмещены, потери возникают даже при отсутствии вариаций характеристик волокон. Потери возникают из-за того, что в настоящее время невозможно производить оборудование, соответствующее всем перечисленным вьппе требованиям. Существует большое количество различных механизмов для соединения двух волокон.

Назовем четыре основные причины возникновения потерь в соединителе, которые необходимо контролировать:

1. Боковое смещение

2. Зазор между сколами

3. Угловое рассогласование ориентации осей

4. Гладкость поверхности скола

Следующее обсуждение предполагает идеальные волокна без допустимых вариаций параметров. Приведенные кривые являются типичными для многомодовых волокон. Как будет показано ниже в этой главе, модовые условия также влияют на затухание, связанное с соединением.

Боковое смещение

Волокно в соединителе должно размещаться вдоль его центральной оси. Если центральная ось одного волокна не совпадает с центральной осью другого, то неизбежно возникновение потерь. На графике рис. 11.2 представлена зависимость этих потерь от отношения абсолютной величины смещения к диаметру волокна. Видно, что допустимое рассогласование становится меньше при уменьшении размера волокна. Относительное смещение в 10% приводит к потерям на уровне 0.5 дБ. Для волокна с диаметром ядра 50 мкм относительное смещение в 10% означает реальное смещение на уровне в 5 мкм, что, в свою очередь, соответствует смещению в каждом соединителе на 2.5 мкм.

.1 л л л л

Отношение бокового смещения 4 к диаметру волокна о

РИС> 11.2. Потери от бокового смещения волокон (рисунок предоставлен АМР Incorporated)

Эти величины будут удвоены для волокна со 100-мкм ядром: смещение в 10% соответствует 10-мкм общему рассогласованию и 5-мкм смещению в каждом соединителе. Очевидно, что контроль бокового смещения особенно затруднен в волокнах малого диаметра. Производители соединителей стремятся ограничить смещение до уровня менее 5% от диаметра ядра.

Зазор меясду сколами

Соединение двух волокон, разделенных небольшим зазором, подвержено двум видам потерь, представленным на рис. 11.3. Первый - это фреиелевское отражение, связанное с разницей показателей преломления волокон и среды в зазоре (обычно воздуха). Френелевское отражение происходит как на выходе из первого волокна, так и на входе во второе волокно. В стеклянных волокнах, разделенных воздушным зазором, потери от френелевского отражения составляют около 0.34 дБ. Френелевские потери могут быгь существенно снижены при использовании в зазоре жидкости с согласованным

0.1 0.2 О.Э

Отношение ДЛИНЫ зазора s к диаметру волокна Ъ

Рис. 11.3. Потери от зазора между сколами (рисунок предоставлен AMP Incorporated)

показателем преломления. Такая жидкость представляет собой либо оптически прозрачную среду, либо гель, имеющий показатель преломления, близкий к показателю преломления стекла.

Второй вид потерь в многомодовых волокнах связан с потерей мод высокого порядка при прохождении светом зазора и на входе в ядро второго волокна. Свет, выходящий из первого волокна, распространяется в некотором конусе. Величина потерь, связанных с этим эффектом, зависит от величины NA волокон. Волокно с большим значением NA не допускает столь большого зазора между волокнами при том же уровне потерь, что и волокно с меньшим значением NA.

в идеале для уменьшения потерь волокна следует соединять вплотную. В большинстве неразъемных соединителей волокна действительно устанавливаются вплотную, в разъемах иногда нужен небольшой зазор для предотвращения появления царапин на сколе при подключении. Волокна, прижатые друг к другу с большим усилием при подключении соединителя, могут даже потрескаться. Поэтому некоторые соединители сконструированы таким образом, чтобы обеспечивать небольшой зазор между волокнами, в других используется фиксированное прижимающее давление для мягкого контакта волокон, исключающего появление повреждений. Физический контакт волокон часто необходим для регулирования обратных отражений, которые обсуждаются ниже в этой главе.

Угловое рассогласование ориентации осей

Сколы обработанных волокон должны бьпъ перпендикулярны осям волокон и параллельны друг другу при соединении. Потери, представленные на рис. 11.4, связаны с угловым рассогласованием ориентации волокон относительно друг друга. Снова, как и ранее, уровень потерь определяется NA волокон. Отметим, что влияние NA в данном случае противоположно эффекту