Tehnologii avansate de conector pentru fibre optice multicore

© Ifeelstock

Ryo Nagase, profesor de la Chiba Institute of Technology din Japonia, evidențiază cercetările referitoare la tehnologiile avansate de conectare pentru fibre optice multicore, începând cu o introducere informativă

Japonia a condus dezvoltarea tehnologiei de comunicații optice de când a apărut pentru prima dată domeniul. Metoda VAD, inventată în anii 1970, a contribuit foarte mult la o performanță mai mare și a redus costul de fabricație a fibrelor optice. Tehnica este încă utilizată pe scară largă în întreaga lume ca tehnologie de producție principală a fibrei optice.

Tehnologia contactului fizic (PC) inventată în anii 1980 a contribuit, de asemenea, în mod semnificativ la realizarea de conectori optici de performanță mai mare la un cost mai mic și este încă folosită în majoritatea tipurilor de conectori optici.

Aceste două tehnologii de bază pentru construirea rețelelor optice au fost recunoscute ca tehnologii mainstream de mai bine de 25 de ani de când au fost introduse pe piață și ambele au fost certificate ca statut de IEEE Milestone.

În Japonia, rețeaua trunchială de cablu cu fibră optică la nivel național a fost finalizată în 1985, iar primul serviciu comercial de fibră la domiciliu (FTTH) din lume a fost început în 2001. În Japonia erau 36 de milioane de abonați FTTH în 2021. Cererea de trafic de comunicații continuă să crească la nivel mondial, iar sistemele de comunicații optice au suferit mari îmbunătățiri. Capacitatea semnalului transmis printr-o singură fibră optică a crescut de aproximativ 10.000 de ori în 20 de ani.

tehnologia conectorului
Figura 1. Mecanismul de cuplare Oldham în conector MCF de tip MU

Pe de altă parte, fibra monomod (SMF) utilizată în prezent ca mediu cu cea mai largă bandă are o limită teoretică de 100 Tb/s per fibră, iar dacă cererea de trafic continuă să crească, există îngrijorarea că o criză de capacitate va apar în decurs de câțiva ani.

În acest context, Japonia a înființat în 2008 un „Comitet tehnic pentru tehnologiile de transmisie optică extrem de avansată (EXAT)”, cu intenția de a extinde în continuare capacitatea de transmisie prin fibră optică. Acesta a fost primul astfel de comitet din lume și a clarificat conceptul de tehnologii de multiplexare prin diviziune spațială (SDM). O astfel de tehnologie este utilizarea fibrei multicore (MCF). Pentru a construi o rețea optică cu MCF necesită abordări noi, cum ar fi tehnologia de fabricație MCF, tehnologia de conectare MCF (splice și conector de fuziune), tehnologia de interconectare MCF și SMF și tehnologia de amplificare optică MCF.

Această lucrare prezintă tehnologia conectorului optic pentru MCF, care a fost dezvoltată pentru prima dată în Japonia.

Fundamentele tehnologiei conectorilor optici

În SMF, semnalele optice se propagă într-o regiune de aproximativ 10 µm, astfel încât pentru a conecta fibrele, poziționarea trebuie efectuată cu o precizie ridicată mai bună de aproximativ 1 µm.

Pe de altă parte, într-un conector optic, o forță externă poate acționa prin cablul optic. În rețelele optice de comunicații, în special, conectorii optici sunt montați la densitate mare pe placa de borne, iar lucrările de comutare de linie se efectuează zilnic în birourile telefonice, astfel încât cablurile liniei active sunt adesea atinse în timpul lucrului. Performanța conexiunii trebuie să rămână stabilă chiar dacă o forță acționează asupra cablului.

Carcasa conectorului optic este de asemenea deformată elastic prin tehnologia de contact fizic care presează ferulele împreună pentru a menține o conexiune stabilă. Această deformare poate atinge câteva zeci de um, ceea ce face dificilă asigurarea preciziei de poziționare menționate mai sus, necesară pentru SMF. Pentru a evita această problemă, a fost adoptat un mecanism de plutire prin care a fost plutită o virolă în care a fost fixată fibra optică, iar deformarea carcasei nu a afectat poziționarea fibrei optice.

Tehnologia contactului fizic și mecanismul plutitor dezvoltat în Japonia au devenit baza tehnologiei ulterioare a conectorilor optici, așa cum este descris mai sus, iar tehnicile sunt utilizate în conectorii optici de tip SC și LC care sunt în prezent în uz general.

tehnologia conectorului
Figura 2. Conector MCF tip SC

Tehnologia conectorului optic pentru MCF

Pentru a conecta MCF, este necesar nu numai să folosiți un mecanism plutitor, ci și să aliniați precis unghiul de rotație în jurul axei fibrei. Cuplajul lui Oldham este un mecanism care satisface aceste condiții conflictuale și a fost folosit de multă vreme în domeniul ingineriei mecanice. Funcția acestui cuplaj arbore este de a transmite cu precizie unghiul de rotație, chiar dacă există o dezaliniere a arborelui, dar invers, deoarece dezalinierea arborelui poate apărea fără rotație, există posibilitatea ca condițiile necesare pentru conectorul MCF să poată fi îndeplinite.

Primul conector optic practic pentru MCF a fost conectorul MCF de tip MU dezvoltat în Japonia în 2012 (1) (Fig. 1). Prin aplicarea mecanismului de cuplare Oldham se menține precizia de poziționare, inclusiv unghiul de rotație. Are o caracteristică prin care pierderea conexiunii nu fluctuează chiar dacă se aplică o sarcină de tracțiune pe cablu. În 2019, a fost dezvoltat un conector MCF tip SC care realizează același principiu cu o structură simplificată (2) (Fig. 2). Lucrările privind aplicarea practică a unui conector optic la rețeaua de comunicații optice folosind MCF progresează.

Concluzie

În domeniul comunicațiilor optice, Japonia a contribuit semnificativ la dezvoltarea noilor tehnologii încă de la începutul domeniului. Limita de capacitate a rețelei de comunicații optice actuale construită folosind SMF a devenit evidentă și, prin urmare, întreprindem cercetare și dezvoltare pentru a depăși această barieră.

În Japonia, am dezvoltat tehnologia de bază pentru conectorii optici utilizați în prezent și este în curs de dezvoltare a noilor conectori optici pentru MCF, care vor fi indispensabili pentru construirea rețelelor optice folosind MCF.

referințe

1) R. Nagase, K. Sakaime, K. Watanabe și T. Saito, „MU-type multicore fiber connector”, în Proc. IWCS2012, 17-2 (noiembrie 2012).

2) K. Imaizumi și R. Nagase, „Conector de fibră multicore de tip SC cu structură simplificată”, în Proc. IWCS 2019, 8-1 (2019).

Vă rugăm să rețineți: acesta este un profil comercial

© 2019. Această lucrare este licențiată sub CC-BY-NC-ND.

Editorii Recomandat articole

Leave a Comment