Atenuator optikmenduduki kedudukan pelik dalam infrastruktur gentian-peranti yang direka bentuk khusus untuk merendahkan prestasi isyarat. Premis asas kelihatan berlawanan dengan intuisi dalam industri yang terobsesi untuk meminimumkan kerugian: dengan sengaja memperkenalkan kehilangan sisipan ke dalam laluan penghantaran di mana jurutera telah menghabiskan beberapa dekad untuk menghapuskan setiap desibel pecahan pengecilan. Namun ketepuan penerima kekal sebagai realiti operasi yang berterusan, terutamanya dalam-penyediaan mod tunggal di mana sumber laser kuasa tinggi-biasanya melebihi ambang input pengesan foto mengikut jidar yang akan memusnahkan elemen APD sensitif secara langsung.
Masalah Ketepuan Tiada Siapa Bicarakan
Helaian spesifikasi untuk transceiver optik menyenaraikan kuasa terima maksimum bersama kepekaan minimum. Minimum mendapat semua perhatian semasa pengiraan belanjawan pautan. Kuasa penerimaan maksimum berada di sana dengan senyap, biasanya sekitar -3dBm hingga -1dBm untuk modul 10G SFP+ biasa, menunggu untuk menimbulkan masalah apabila seseorang memasang optik 40km pada jarak 2km.
Saya telah melihat senario tepat ini tiga kali dalam tempoh lapan belas bulan yang lalu. Operator pusat data membuat pesanan -sampai panjang kerana perolehan mendapat diskaun volum. Juruteknik memasangnya pada pautan antara-bangunan yang hampir tidak menjangkau 500 meter. Kuasa pelancaran mencecah penerima pada +2dBm. Pautan enggan ditubuhkan. Semua orang menganggap transceiver rosak.
Ia tidak rosak. Diod foto sedang dibutakan.
Kod ralat jarang membantu. Kebanyakan perisian tegar suis melaporkan "tiada isyarat" atau "pautan ke bawah" secara identik sama ada penerima melihat terlalu sedikit cahaya atau terlalu banyak. Juruteknik berpengalaman belajar untuk menyemak kedua-dua keadaan. Orang lain menggantikan transceiver sehingga seseorang secara tidak sengaja mengambil modul jangkauan yang sesuai.
Attenuator menyelesaikannya. Atenuator tetap 10dB pada bahagian penerima menurunkan +2dBm kepada -8dBm-selamat dalam julat pengendalian. Pautan mewujudkan. Masalah hilang. Kos penyelesaiannya mungkin lima belas dolar.
Multimode Tidak Peduli
Patut dinyatakan dengan jelas: infrastruktur berbilang mod hampir tidak memerlukan pengecil.
Sumber VCSEL dalam transceiver berbilang mod dilancarkan mungkin -3dBm hingga 0dBm. Penerima berbilang mod mengendalikan input maksimum -1dBm dengan selesa. Matematik tidak menghasilkan senario lebih tepu dalam keadaan biasa. Malah sambungan tampalan langsung antara port bersebelahan-konfigurasi kerugian minimum mutlak-kekal dalam had yang boleh diterima.
Mod tunggal-adalah tempat tinggal masalah. Laser DFB menolak +3dBm kuasa melancarkan ke dalam gentian yang direka untuk jarak penghantaran 80km. Gunakan optik tersebut merentasi sambungan silang 50-meter dan penerima tidak berpeluang.
Perangkap Kehilangan Pulangan
Gap-atenuator kerugian adalah murah. Mereka juga bermasalah dalam cara harga mereka tidak mencerminkan.
Prinsip operasinya adalah elegan: wujudkan jurang udara antara muka hujung gentian, benarkan pancaran menyimpang, kumpulkan hanya sebahagian daripada cahaya yang menyimpang itu ke dalam gentian penerima. Pengecilan dicapai. Fizik mudah.
Fizik juga menghasilkan pantulan Fresnel pada antara muka kaca-udara tersebut. Cahaya melantun kembali ke arah sumber. Dalam tajuk CATV yang menjalankan video analog, pantulan itu nyata sebagai hantu. Dalam rongga laser DFB, ia menyebabkan mod melompat dan degradasi lebar talian. Dalam EDFA, mereka boleh mencetuskan pengikat parasit jika kuasa yang dipantulkan mencukupi.
Saya menghabiskan waktu petang untuk menyelesaikan masalah lonjakan BER yang terputus-putus pada jangka masa DWDM di mana seseorang telah memasang-pengurang kerugian tanpa menyemak spesifikasi kerugian pulangan. Atenuator itu sendiri mengukur-kehilangan sisipan yang betul, nilai pengecilan yang betul, bunyi secara mekanikal. Tetapi kerugian pulangannya ialah 14dB. Laser pemancar tidak berpuas hati kira-kira 4% daripada kuasanya melantun semula ke dalam rongga pada setiap nadi.
Menggantikannya dengan -peledam gentian dop. Masalah hilang.
Untuk-aplikasi mod tunggal-terutamanya apa-apa yang menjalankan modulasi koheren atau kadar simbol tinggi-spesifikasi kerugian pulangan lebih penting daripada nilai pengecilan yang dicetak pada perumah. Kerugian pulangan minimum 45dB untuk penggunaan yang serius. 55dB atau lebih baik jika anda menjalankan apa-apa yang melebihi 100G.
Tetap Berbanding Pembolehubah: Ekonomi Palsu
Atenuator tetap berharga lima hingga dua puluh dolar bergantung pada jenis dan kualiti penyambung. Atenuator boleh ubah bermula sekitar lima puluh dolar untuk jenis pelarasan manual dan naik dengan pantas dari sana.
Naluri adalah untuk membeli nilai tetap yang sepadan dengan keperluan yang dikira. Atenuator tetap 7dB berharga kurang daripada unit berubah. Mengapa membayar tambahan untuk kebolehlarasan yang anda tidak perlukan?
Kerana anda salah mengira.
Atau kerana spesifikasi transceiver adalah optimistik. Atau kerana panel tampalan menambah kerugian yang tidak dijangka. Atau kerana seseorang menukar laluan gentian semasa tetingkap penyelenggaraan dan tiada siapa yang mengemas kini dokumentasi. Atau kerana belanjawan pautan asal menganggap penyambung yang sebenarnya tidak dipasang.
Saya telah melihat juruteknik menyusun attenuator tetap-5dB dan 3dB dikawinkan-cuba untuk menganggarkan pengecilan yang sebenarnya diperlukan oleh pautan mereka. Pantulan melata daripada berbilang peranti celah-udara menggabungkan masalah kehilangan pulangan yang diterangkan di atas. Dua attenuator murah berprestasi lebih buruk daripada satu unit pembolehubah yang sepatutnya.
Atenuator boleh ubah masuk akal untuk ujian dan pentauliahan. Anda mendail tepat pada pengecilan yang diperlukan, mengesahkan prestasi pautan, kemudian secara pilihan ganti dengan unit tetap yang sepadan dengan nilai yang diukur. Untuk pemasangan kekal yang belanjawan kuasa optik adalah-berciri dan stabil, pengecil tetap adalah baik. Untuk segala-galanya, unit berubah memperoleh premium kos mereka melalui fleksibiliti operasi.
Di mana MEMS Mengubah Segala-galanya
Atenuator pembolehubah tradisional menggunakan mekanisme mekanikal-penapis ketumpatan neutral berputar, celah udara boleh laras, elemen penyekat yang dialihkan ke laluan pancaran. Ini berjaya. Mereka juga hanyut, haus, memerlukan penentukuran semula, dan bertindak balas perlahan-lahan kepada arahan pelarasan.
Atenuator optik pembolehubah berasaskan MEMS-menggantikan semua kerumitan itu dengan cermin mikro. Digerakkan secara elektrostatik, masa tindak balas sub-milisaat, tiada permukaan haus mekanikal, pergantungan polarisasi yang boleh diabaikan. Teknologi ini matang dengan cepat melalui era binaan DWDM apabila vendor peralatan memerlukan penyamaan kuasa setiap-saluran dalam rantaian penguat optik.
MEMS VOA di dalam EDFA tidak ada untuk mengelakkan ketepuan penerima. Ia ada untuk meratakan kecondongan perolehan-memastikan saluran pada 1530nm tidak keluar daripada penguat 3dB lebih kuat daripada saluran pada 1560nm semata-mata kerana spektrum perolehan erbium tidak rata. Empat puluh atau lapan puluh peranti ini, satu setiap panjang gelombang, melaraskan secara berterusan apabila pemuatan saluran berubah.
Alternatifnya ialah mendapatkan-penapis merata. Profil pengecilan tetap pasif, panjang gelombang-selektif, sepadan dengan songsangan bentuk perolehan yang dijangkakan. Ini berfungsi dengan baik apabila pemuatan saluran adalah statik. Apabila pelanggan menambah dan menurunkan panjang gelombang secara dinamik, bentuk keuntungan berubah dan penapis tetap tidak dapat mengimbangi.
MEMS VOA menjadikan rangkaian optik boleh dikonfigurasikan semula berdaya maju secara komersial. Itu bukan keterlaluan. Tanpa kawalan kuasa setiap-saluran dinamik, seni bina ROADM akan menghasilkan isyarat optik yang tidak terurus-ke-perbezaan nisbah hingar merentas panjang gelombang-panjang laluan bergantung.
Kristal Cecair: Jalan Tidak Diambil
Atenuator pembolehubah kristal cecair muncul sebagai teknologi bersaing kepada MEMS. Tiada bahagian bergerak apa-apa pun-pelemahan dikawal oleh voltan-perubahan birefringens teraruh dalam bahan LC. Respons yang lebih pantas daripada pendekatan mekanikal, tiada mekanisme haus,-kebolehpercayaan keadaan pepejal.
Mereka telah menemui ceruk. Instrumentasi makmal. Aplikasi khusus tertentu. Mereka tidak pernah menggantikan MEMS dalam penggunaan telekomunikasi arus perdana.
Kepekaan suhu membunuh mereka untuk aplikasi lapangan. Sifat bahan LC berubah mengikut suhu, memerlukan litar pampasan dan penentukuran semula yang kerap dalam persekitaran tanpa kawalan iklim. Keadaan pusat data boleh diurus; kandang tumbuhan di luar mengalami musim sejuk -40 darjah dan musim panas +50 darjah tidak.
Kehilangan sisipan juga lebih tinggi daripada alternatif MEMS. Setengah dB di sini, tiga-suku dB di sana-ia terkumpul dalam sistem di mana setiap persepuluh dB penting untuk OSNR.
Penempatan Lebih Penting Daripada Spesifikasi
Atenuator berada di hujung penerima pautan. Bukan hujung pemancar. Bukan di tengah-tengah.
Ini bukan sewenang-wenangnya. Meletakkan pengecilan pada penerima mempunyai dua tujuan melangkaui pencegahan ketepuan yang jelas: sebarang pantulan daripada antara muka pengecil sendiri akan dilemahkan pada laluan pengembaliannya ke sumber dan pengukuran kuasa pada penerima tetap mudah-anda ukur sebelum pengecil, selepas pengecilan, selesai.
Letakkan attenuator pada hujung pemancar dan anda tidak mencapai apa-apa untuk pengurusan kerugian pulangan. Setiap penyambung dan sambatan hiliran menyumbang pantulan yang mencapai sumber pada amplitud penuh. Atenuator menyekat kuasa hadapan tetapi tidak melakukan apa-apa untuk-cahaya merambat ke belakang yang tidak pernah dilemahkan.
Saya telah menemui pemasangan di mana seseorang meletakkan attenuator sejurus selepas pemancar "untuk melindungi gentian" daripada kuasa yang berlebihan. Serat tidak memerlukan perlindungan daripada beberapa miliwatt. Penerima memerlukan perlindungan. Peletakan itu tidak masuk akal optik tetapi berterusan melalui pelbagai kitaran penyelenggaraan kerana ia telah didokumenkan dan tiada siapa yang mempersoalkan amalan yang didokumenkan.
Realiti Penentukuran
Pakej attenuator mengatakan 10dB. Pengecilan sebenar mungkin 9.7dB. Atau 10.4dB. Atau 11.2dB bergantung pada panjang gelombang, suhu dan sejauh mana pengilang mengambil berat tentang pematuhan spesifikasi.
Untuk kebanyakan aplikasi, jalur toleransi ini tidak relevan. Anda memerlukan lebih kurang 10dB pengecilan untuk membawa kuasa penerima ke dalam julat. Sama ada anda mencapai 9.5dB atau 10.5dB tidak menjejaskan daya maju pautan.
Untuk aplikasi ketepatan-ujian penerimaan, ukuran OSNR, pencirian penguat-ketepatan atenuator adalah penting. Atenuator pembolehubah peringkat tinggi-daripada vendor peralatan ujian termasuk beribu-ribu titik penentukuran yang memetakan pengecilan sebenar kepada tetapan dail merentas berbilang panjang gelombang dan aras kuasa. Kos instrumen adalah sewajarnya.
Saya telah menggunakan attenuator boleh atur cara $15,000 untuk mencirikan sensitiviti penerima. Ketepatan pengecilan ialah ±0.05dB merentas jalur C-dengan peleraian 0.01dB. Ketepatan itu diperlukan apabila anda mengukur sama ada sensitiviti penerima ialah -28.0dBm atau -28.3dBm. Ia adalah keterlaluan yang tidak masuk akal untuk menghalang ketepuan dalam pautan pengeluaran.
Padankan instrumen dengan aplikasi. Jangan gunakan pengecil gred-makmal dalam panel tampalan. Jangan selesaikan masalah sistem DWDM dengan pengecil daripada tong tawar-menawar.
Bungkus Pensel
Wikipedia menyebut membungkus serat di sekeliling pensel sebagai kaedah pengecilan sementara. Ini muncul sekali-sekala dalam penyelesaian masalah medan apabila attenuator yang betul tidak tersedia.
Ia berfungsi, semacam. Lentur-pengecilan teraruh ialah fizik sebenar. Selekoh ketat memaksa cahaya masuk ke dalam pelapisan, mengurangkan kuasa yang dihantar.
Jangan buat begini.
Pengecilan tidak dapat diramalkan-bergantung pada jejari lentur, bilangan lilitan, jenis gentian dan panjang gelombang. Ia tidak stabil-fiber mengendur, perubahan pengecilan. Ia memusnahkan-tegasan berulang memecahkan kaca. Ia memperkenalkan gandingan mod dalam gentian berbilang mod, mengacaukan keadaan pelancaran dengan cara yang menjejaskan ketepatan pengukuran.
Jika seseorang membalut gentian di sekeliling pensel untuk membuat pautan berfungsi, itu adalah tanda untuk berhenti dan memperoleh peralatan yang betul. Ia bukan satu penyelesaian. Ia terdesak didokumenkan sebagai teknik.
Apa yang Berubah Dengan 400G dan Lebih daripada itu
Kadar simbol yang lebih tinggi meningkatkan sensitiviti untuk mengembalikan kerugian. Bunyi fasa dari belakang-pantulan kuasa lebih penting pada 64-QAM berbanding di OOK. Spesifikasi kerugian pulangan pengecut yang boleh diterima untuk 10G menjadi bermasalah pada 400G.
Penerima DSP yang koheren mempunyai julat dinamik yang lebih luas daripada penerima pengesanan terus-, mengurangkan beberapa kebimbangan tepu. Pemprosesan isyarat optik yang membolehkan pengesanan koheren juga memberikan lebih toleransi untuk variasi kuasa. Ini tidak menghapuskan keperluan untuk pengecil-ia mengalihkan profil aplikasi.
Penyepaduan fotonik silikon meletakkan kefungsian VOA pada-cip dalam reka bentuk transceiver. Jika pemancar termasuk pengecil pembolehubah bersepadu, pengecilan luaran menjadi tidak diperlukan untuk beberapa senario penggunaan. Transceiver itu sendiri melaraskan kuasa pelancaran untuk memadankan keperluan pautan.
Penyepaduan itu tidak akan menghapuskan pasaran pengecil luaran. Peralatan warisan tidak mempunyai kawalan kuasa bersepadu. Aplikasi ujian memerlukan pengecilan luaran yang ditentukur. Pemasangan retrofit memerlukan penyelesaian yang tidak memerlukan penggantian transceiver.
Tetapi keseimbangan berubah. Tujuan-modul attenuator yang dibina kekal diperlukan; penembusan pasaran mereka berubah apabila kecerdasan transceiver meningkat.
Penilaian Jujur
Atenuator bukanlah peranti yang rumit. Mereka mengurangkan kuasa optik. Fizik adalah mudah. Pilihan pelaksanaan-difahami dengan baik.
Komplikasi timbul daripada konteks penggunaan: memilih nilai pengecilan yang sesuai tanpa ukuran kuasa yang mencukupi, memilih teknologi pengecil yang tidak sepadan dengan keperluan aplikasi, meletakkan peranti pada kedudukan yang tidak menangani masalah sebenar, menerima spesifikasi kerugian pulangan yang mencipta isu baharu semasa menyelesaikan masalah lama.
Setiap pemasangan attenuator ialah pengakuan bahawa sesuatu yang lain dalam reka bentuk pautan tidak sepadan dengan realiti operasi. Penerima terlalu sensitif untuk kuasa pemancar. Rentang terlalu pendek untuk spesifikasi optik. Pemuatan saluran berbeza daripada andaian reka bentuk asal.
Atenuator menambal pada ketidakpadanan ini. Mereka melakukannya dengan berkesan, murah dan boleh dipercayai apabila dipilih dengan betul. Mereka tidak elegan. Mereka pragmatik.
Dalam rangkaian optik pengeluaran, penyelesaian pragmatik yang berfungsi mengatasi penyelesaian elegan yang tidak berfungsi. Atenuator berfungsi.
