PON ネットワーク、CATV 配信システム、またはファイバー監視タップを設計または設置したことがある場合は、光ファイバー カプラーを使用したことがあるでしょう。そして、間違ったものを選択した場合 -、間違った分割比、間違ったテクノロジー、間違った波長ウィンドウ - を選択すると、回線の終端の加入者に信号が届かなかったり、OTDR 測定値が意味を成さなかったりするという困難な状況に陥ることになります。
光ファイバ カプラは、光信号を分割、結合、または再分配する受動デバイスです。単純そうに聞こえます。選考プロセスはそうではありません。このガイドでは、2 つの主要な製造テクノロジーの実際のパフォーマンスの違い、特定の分割比の損失バジェットの計算方法、FTTH、データセンター監視、CATV、テスト アプリケーションに適切なカプラーの選択方法について説明します。
光ファイバーカプラーの実際の機能
光ファイバ カプラは、1 つ以上の入力ファイバから光信号を取得し、それを 2 つ以上の出力ファイバ - に分配するか、その逆に分配します。信号はずっと光学領域に留まります。電気変換はありません。電源は必要ありません。そのため、これらは受動デバイスと呼ばれます。
落とし穴: 光を分割するということは、力を分割することを意味します。信号を分割するたびに、各出力ポートが受け取る電力は入力よりも少なくなります。完全な 1×2 50/50 分割では、各出力は入力電力 - のちょうど半分になります。これは、純粋にエネルギー分割の物理学から、出力ポートごとに最小 3.0 dB の損失になります。現実世界のデバイスでは、理論上の最小値に少量の超過損失が追加されます。-
この損失は累積されます。 1×4 分割では少なくとも 6.0 dB のコストがかかります。 1×8 のコストは 9.0 dB です。 1×32 のコストは 15.0 dB です。これを理解することは、すべてのカプラ選択決定の基礎です - リンク バジェットが分割損失を吸収できない場合、世界中のどのカプラもネットワークを機能させることはできません。
FBT 対 PLC: 重要な 2 つのテクノロジー
光ファイバ カプラを製造するには複数の方法がありますが、実際には、FBT (溶融双円錐テーパ) と PLC (平面光波回路) の 2 つの技術が主流です。
FBTカプラー
FBT カプラは、2 つ以上の裸のファイバを一緒にねじり、ファイバ コアがファイバ コア間で光が結合できるほど十分に近づくまで、接合部を加熱および伸長（融着および先細り）することによって作成されます。スプリット比はテーパーの長さと角度によって制御されます。
強み:
- ポート数が少ない場合のコストの削減 (1×2、1×4、2×2)
- 簡単かつ安価に不均等な分割比 (例: 10/90、20/80、30/70) に調整できます。
- 狭い波長範囲内で優れたパフォーマンス
- シンプルな分割のための小さなパッケージサイズ
制限事項:
- ポート数が増加すると均一性が低下します - 1×8 FBT は出力全体で電力分布が著しく不均一になります
- 波長-に依存する損失: デュアル ウィンドウとして指定しない限り、1310 nm と 1550 nm でのパフォーマンスが大きく異なる可能性があります-
- 実際には最大 1×32 に制限され、1×8 を超えると均一性が低下します。
- 追加の各分割ステージは個別の融着接合であり、累積的な過剰損失が増加します。
以下に最適:モニタリング用のタップ カプラー（90/10、95/5）、小規模 CATV 配信、双方向 2×2 カプラー、コスト重視の低カウント分割-。{7}}
PLCスプリッター
PLCスプリッター半導体リソグラフィーを使用して、石英ガラス基板上に光導波路回路をエッチングします。分割はチップ上で発生します-それを小さな光回路基板と考えてください。入力および出力ファイバー アレイはチップに接着されています。
強み:
- すべての出力ポートにわたる優れた均一性 - 1×32 PLC は、すべてのポートにほぼ同一の電力を供給します
- 設計による広帯域: 波長に依存する変動がなく、1260 ～ 1650 nm で動作します。-
- 高いポート数 (1×64、2×64) に効率的に拡張します。
- コンパクトで高い分割比を実現 - 1×32 PLC は 1×4 FBT よりもわずかに大きい
- 長期安定性と温度パフォーマンスの向上-
制限事項:
- ポート数が少ない場合（1×2、1×4）、FBTよりコストが高くなります。
- カスタムの不等分割比の柔軟性が低い - ほとんどの PLC スプリッタは等分割です-
- FBTと比較して1×2での最小挿入損失がわずかに高い（通常3.8 dB対. 3.4 dB）
以下に最適:GPON/XGS-PON FTTH 導入（1×8、1×16、1×32、1×64）、均一な電力配分を必要とするあらゆるアプリケーション、複数の波長を伝送する広帯域システム。
比較
| パラメータ | FBTカプラー | PLCスプリッター |
|---|---|---|
| テクノロジー | 融着繊維テーパー | シリカチップ上のリソグラフィ導波路 |
| 実用最大ポート数 | 1×32（1×8が最適） | 1×64（または2×64） |
| 均一性（1×8） | ±1.0～2.0dBの変動 | ±0.5～0.8dBの変動 |
| 波長範囲 | シングルまたはデュアル ウィンドウ (1310/1550 nm) | 広帯域 1260 ～ 1650 nm |
| 不等分割比 | 簡単で安い（10/90、20/80など） | 難しい・特注 |
| 動作温度 | 通常 -20 度～+70 度 | 通常 -40 度～+85 度 |
| コスト(1×2) | $ | $$ |
| コスト(1×32) | $$$ (カスケード FBT) | $$ (シングルチップ) |
クロスオーバーポイントは約1×8です。それ以下では通常、FBT の方が安価です。それ以上では、均一性とコストの両方で PLC が勝ちます。
分割比率と損失: 必要な計算
すべてのカプラ/スプリッタには、分割比によって決まる理論上の最小挿入損失があります。参照表は次のとおりです。
| 分割比率 | 理論上の最小損失 | 一般的な PLC 損失 | 典型的な FBT 損失 |
|---|---|---|---|
| 1×2 | 3.0dB | 3.2～3.8dB | 3.2～3.6dB |
| 1×4 | 6.0dB | 6.5～7.2dB | 6.5～7.5dB |
| 1×8 | 9.0dB | 9.5～10.5dB | 10.0～12.0dB |
| 1×16 | 12.0dB | 12.5～13.5dB | 13.5～16.0dB |
| 1×32 | 15.0dB | 15.5～17.0dB | 17.0～21.0dB |
| 1×64 | 18.0dB | 18.5～21.0dB | 実用的ではない |
ポート数が増加するにつれて、FBT 損失が PLC からどのように変化するかに注目してください。 1×32 では、FBT カプラは PLC - よりも 4 ～ 5 dB 悪くなる可能性があります。これが、動作している FTTH リンクと停止している FTTH リンクの差です。
-現実世界の例: GPON FTTH リンク予算
標準 GPON システム (ITU-T G.984) の OLT と ONT 間の最大光バジェットは 28 dB です。一般的な 1×32 展開の構成は次のとおりです。
| 成分 | 損失 |
|---|---|
| PLCスプリッター (1×32) | 17.0dB |
| フィーダファイバ（10km×0.35dB/km） | 3.5dB |
| 分配ファイバ（2km×0.35dB/km） | 0.7dB |
| SC APC コネクタ(6ペア×0.3dB) | 1.8dB |
| 接続ポイント (4 × 0.1 dB) | 0.4dB |
| 合計 | 23.4dB |
| 残マージン | 4.6dB |
この 4.6 dB のマージンは、経年変化、温度変化、および将来の接続を考慮したものです。 17 dB の PLC の代わりに 21 dB の FBT カプラを使用した場合、27.4 dB - となり、わずか 0.6 dB のマージンで 28 dB 制限に危険なほど近づきます。コネクタが 1 つでも汚れていれば、もう終わりです。
これが、すべての FTTH 事業者が 1×16 以上の PLC スプリッタを使用する理由です。損失バジェットでは、高い分割比率での FBT の超過損失は許容されません。
カプラーの形状と用途
カプラには、分割比やテクノロジー以外にも、さまざまなトポロジー構成があります。
Yカプラー(1×2)：最も単純な分割。 1 つの入力、2 つの出力。信号タッピング、冗長パス、および双方向モニタリングに使用されます。 FBTまたはPLCとして利用可能。
Tカプラー（不等分割）：意図的に不均一に分布した 1×2 - 90/10、80/20、70/30。ほぼ常に FBT です。メインパスの電力を大幅に低下させることなく、信号のごく一部をサンプリングしたいタップモニタリングに使用されます。
Xカプラー(2×2)：2 つの入力、2 つの出力。スプリッターとコンバイナーの両方として同時に機能します。単一のファイバーを介した双方向通信と干渉センサーの構築に不可欠です。常にFBT。
スターカプラ（N×N）：複数の入力、複数の出力が均等に分散されます。レガシー LAN トポロジおよび一部のセンサー ネットワークで使用されます。今日ではあまり一般的ではありません。
ツリーカプラー (1×N):1 つの入力から多数の出力へ。主力の構成FTTH/PONのPLCスプリッタ - 1×8, 1×16, 1×32, 1×64.
設置と選択のヒント
コネクタのタイプをネットワークに合わせてください。ほとんどの FTTH スプリッターは次のように終端します。SC APC コネクタ低いリターンロスを実現します。データセンターの監視タップでは通常、LC UPC が使用されます。屋外配線では、融着接続にピグテール付き (裸のファイバー) スプリッターを使用します。注文時にコネクタを指定します。- フィールド-終端 PLC スプリッタおさげ時間を無駄にし、さらなる損失をもたらします。
単一の PLC を使用できる場合は、FBT スプリッタをカスケード接続しないでください。設置業者が 1×2 FBT カプラーを 4 段カスケード接続して 1×16 スプリットを構築しているのを見てきました。紙の上では機能します。実際には、4 つのスプライス/コネクタ接合部と 4 つの別個の FBT デバイスからの累積過剰損失がリンク バジェットを使い果たします。 1 台の 1×16 PLC スプリッターは、1 台のデバイスで同じ仕事をより低い総損失で実行します。
タップを監視するには不等分割を選択してください。OTDR または電力モニタリングのためにライブ ファイバーに常設モニタリング タップを挿入する場合は、95/5 または 90/10 FBT カプラーを使用します。メインパスの損失はわずか 0.2 ～ 0.5 dB ですが、タップ ポートは測定に十分な信号を取得します。モニタリングに 50/50 分割を使用しないでください。- メインパスの電力を理由もなく半分に減らすことになります。
波長の互換性を確認します。システムが 1310 nm、1490 nm、1550 nm を同時に伝送する場合（ビデオ オーバーレイを備えた GPON で一般的）、シングル ウィンドウ FBT ではなく、広帯域 PLC スプリッタを使用します。-シングルウィンドウ FBT カプラは、設計ウィンドウ外の波長で 1 ～ 3 dB の余分な損失を示す可能性があります。
インストール後にテストします。校正済みの光パワー メーターを使用して、すべてのスプリッタ ポートの挿入損失を測定します。メーカーの仕様書と比較してください。いずれかのポートが仕様を 0.5 dB を超えて超えている場合は、スプリッターのせいにする前に、コネクタの汚れやスプライスの不良を確認してください。
よくある質問
カプラー、スプリッター、コンバイナーの違いは何ですか?
これらはすべて同じデバイス ファミリのサブセットです。スプリッタには 1 つの入力と複数の出力 (1×N) があります。コンバイナーには複数の入力と 1 つの出力 (N×1) - があり、逆に使用されるスプリッターと物理的に同一です。カプラは、1×N、N×1、2×2、N×Nなどのあらゆる構成をカバーする総称です。
マルチモード カプラーをシングルモード ファイバーで使用できますか?{0}}
いいえ。シングル-モードカプラとマルチモードカプラは、異なるコアサイズ（9μm対. 50μm）に合わせて設計されています。シングルモード ファイバでマルチモード カプラを使用すると、導波路の形状が一致しないため、極度の過剰損失が発生します。-カプラーは常にファイバーの種類に合わせてください。
FBT と PLC のどちらを選択すればよいですか?
1×2 または 2×2 の分割、特に比率が等しくない場合は、FBT を使用してください。- 安価でパフォーマンスも優れています。 1×8 以上、または広帯域パフォーマンス (多波長 PON) を必要とするアプリケーションの場合は、PLC を使用します。ポート数が多い場合の PLC の均一性と損失の利点は決定的です。
PLC スプリッターと FBT カプラーを大量にどこで入手できますか?
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