تضعیف کننده‌ فیبر نوری چیست؟

‌تضعیف‌کننده فیبر نوری یک قطعه پسیو است که سطح توان سیگنال نوری را کاهش ‌می‌دهد. جهت دستیابی به بهترین bit error ratio) BER)، از ‌تضعیف‌کننده نوری استفاده ‌می‌شود. عموماً تضعیف کننده‌های نوری در مسافت طولانی سینگل‌مود برای جلوگیری از اضافه بار در گیرنده مورد استفاده قرار می‌گیرند. مانند عینک آفتابی که انرژی‌ اضافی نور را جذب می‌کند، تضعیف کننده‌های نوری نیز جهت کاهش توان، نور را جذب و یا پراکنده ‌می‌کنند.

تضعیف‌کننده‌های نوری معمولاً در دو سناریو استفاده می‌شوند:

• در لینک‌های نوری جهت یکی کردن سطح توان در فرستنده و گیرنده، ‌تضعیف‌کننده نصب ‌می‌گردد.
• برای تست سطح توان فیبر نوری، از ‌تضعیف‌کننده نوری استفاده می‌شود که به صورت موقت، مقداری افت سیگنالِ کالیبره شده جهت تست سطح توان در سیستم فیبر نوری، ایجاد می‌‌کند.

بیشتر بخوانید: آداپتور فیبر نوری چیست

انواع تضعیف‌کننده‌های فیبر نوری

تضعیف کننده‌های نوری انواع مختلفی دارند که عموما به دو گروه ‌تضعیف‌کننده نوری ثابت و ‌تضعیف‌کننده نوری متغیر تقسیم می‌شوند.

‌تضعیف‌کننده نوری ثابت

همان طور که از اسم آن مشخص است برای ایجاد افت غیر قابل تغییر، طراحی شده است. به عنوان مثال 1dB، 5dB، 10dB و ... . تضعیف کننده‌های ثابت، شامل نوع in-line و نوع کانکتور هستند. نوع in-line مانند یک کابل پچ کورد به نظر می‌رسد. یک فیبر وارد و در انتها به دو کانکتور فیبر نوری که نوع آن را ‌می‌توان انتخاب کرد، ختم می‌شود. نوع کانکتوری آن، شبیه به یک آداپتور فیبر نوری بوده که از یک سمت دارای کانکتور مادگی و از سر دیگر داری کانکتور نری است و با کانکتورهای هم‌نوع خود مانند SC,FC,ST و LC جفت ‌می‌شود. کاربرد آن‌ها شامل شبکه‌های ارتباطی، تأسیسات آزمایش فیبر نوری، شبکه محلی (LAN) و سیستم تلویزیون کابلی (CATV) است.

‌تضعیف‌کننده نوری متغیر

در ‌تضعیف‌کننده نوری متغیر عموماً از یک فیلترِ چگالیِ متغیر خنثی استفاده ‌می‌شود که از مزایای آن می‌توان پایداری، طول موج و مود غیر حساس (mode insensitive) و ایجاد محدوده داینامیکی بزرگ اشاره کرد. این ‌تضعیف‌کننده معمولاً برای تست و اندازه گیری مورد استفاده قرار ‌می‌گیرد. اما در Erbium-Dopped Fiber Amplifier) EDFA) نیز جهت همسان سازی توان نور در کانال‌های مختلف استفاده می‌شود. اساساً دو نوع تضعیف‌کننده نوری متغیر وجود دارد:

• ‌تضعیف‌کننده نوری متغیر گام به گام
• ‌تضعیف‌کننده نوری متغیر مداوم

‌تضعیف‌کننده نوری گام به گام، تضعیف سیگنال را در مراحل مشخص مانند 0.5dB,0.1dB یا 1dB انجام می‌دهد.

‌تضعیف‌کننده نوری متغیر مداوم، سطح میرایی را با تنظیمات انعطاف‌پذیر تولید ‌می‌کند. بنابراین اپراتورها قادر به تنظیم ‌تضعیف‌کننده برای تطبیق تغییرات مورد نیاز به صورت سریع و بدون هرگونه وقفه در مدار هستند. ‌تضعیف‌کننده نوری متغیر ‌می‌تواند به شکل یک کارت پلاگین نیز ساخته شود. این ‌تضعیف‌کننده نوریِ متغیرِ پلاگینِ قابل تعویض، یک دستگاه ‌تضعیف‌کننده قابل تنظیم آنلاین است که فقط یک اسلات در شاسی 4U/2U/1U اشغال ‌می‌کند. برای مواردی به کار برده ‌می‌شود که نیاز به کنترل دقیق توان نوری دارند. مانند تنظیم قدرت سیگنال در سیستم شبکه DWDM. کارت ‌تضعیف‌کننده نوری متغیر از فناوری MEMS استفاده ‌می‌کند و ‌می‌تواند به طور مدام و متغیر شدت نور را در شبکه نوری کاهش داده و به شبیه سازی مسافت یا افت واقعی در کارِ تست فیبر نوری کمک می‌کند. به لطف طراحی کارتی جهت نصب یا حذف ‌تضعیف‌کننده نوری، نیاز به ابزار دیگری نیست.

اصول کار تضعیف کننده‌ های نوری

‌تضعیف‌کننده نوری مطابق با اصول مختلف از جمله افت گپ (Gap Loss)، جذب یا انعکاس، به کاهش توان مورد نظر دست ‌می‌یابد.

روش افت گپ (Gap-Loss Principle)

در این روش با قرار دادن دستگاه در مسیر فیبر با پیکربندی خطی (in-line configuration) سطح قدرت نور کاهش داده میشود. Gap-Loss جهت جلوگیری از اشباع گیرنده استفاده می‌شود. ‌تضعیف‌کننده گپ، از شکاف طولی بین دو فیبر استفاده می‌کند، بطوریکه سیگنال نوری با عبور از یک فیبر به فیبر دیگر کاهش می‌یابد. این اصل اجازه ‌می‌دهد تا نور در فیبر منتقل شود و زمانیکه به گیرنده ‌می‌رسد مقداری از این نور به دلیل وجود گپ در روکش از بین ‌می‌رود. این ‌تضعیف‌کننده‌ها برای اطمینان از کارایی باید در نزدیکی فرستنده نصب شوند. برای تضعیف سیگنال در مسیرهای طولانی‌تر، ‌تضعیف‌کننده نوری با تکنیک جذب و انعکاس مناسب‌تر است.

روش جذب (Absorptive Principle)

اصل جذب بخشی از اتلاف توان در فیبر نوری را شامل ‌می‌شود. اتلاف توان به علت نقص فیبر نوری است که انرژی فیبر نوری را جذب و به گرما تبدیل ‌می‌کند. اصل جذب برای طراحی یک ‌تضعیف‌کننده نوری که یک کاهش توان مشخص را ایجاد می‌کند، استفاده می‌شود. این قاعده از موادی در مسیر فیبر نوری جهت جذب انرژی فیبر نوری استفاده می‌کند و روشی ساده اما کارآمد و موثر جهت کاهش توان انتقال یافته و دریافتی است.

اصل انعکاس (Reflective Principle)

علت بیشترین اتلاف انرژی، اصل انعکاس یا پاشندگی در فیبر است که به علت بی نقص نبودن فیبر نوری رخ میدهد. نور پراکنده شده، باعث تداخل در فیبر نوری می‌شود، بنابراین میزان نور منتقل شده و دریافت شده کاهش می‌یابد. از این اصل در تضعیف برنامه ریزی شده برای سیگنال استفاده می‌شود. مواد مصرفی در ساخت این تضعیف کننده، مقدار مشخصی از سیگنال را منعکس ‌می‌کند. بنابراین میزان مطلوبی از سیگنال منتشر ‌می‌شود.

چگونگی استفاده از ‌تضعیف‌کننده نوری در دیتا لینک

در اپلیکیشن سینگل مود، مخصوصاً سیستم تلویزیون کابلی (CATV) ، مهمترین پارامتر بعد از مقدار صحیح افت، افت برگشتی (return loss) یا قابلیت انعکاس است. بسیاری از انواع تضعیف کننده‌ها، بخصوص نوع gap-loss، به دلیل انعکاس بالا، متحمل تلفات زیادی می‌شوند. بنابراین تأثیر منفی روی فرستنده می‌گذارند درست مثل کانکتورهای با بازتابندگی بالا. یک ‌تضعیف‌کننده با مشخصات انعکاس خوب، همیشه باید در انتهای لینک در سمت گیرنده مطابق با شکل نصب گردد. این امر به این دلیل است که تست توان گیرنده قبل یا بعد از تضعیف و یا هنگام تنظیم آن به وسیله Power Meter در گیرنده راحت‌تر است. بعلاوه هر نوع انعکاس در مسیر بازگشت به سمت منبع نیز تضعیف می‌شود.

قدرت سیستم با روشن نمودن فرستنده و ‌تضعیف‌کننده نوری‌ای که در سمت گیرنده نصب شده و با استفاده از پاورمیتر نوری که بر روی طول موجی که سیستم کار ‌می‌کند تنظیم شده است، تست می‌گردد و بررسی ‌می‌شود که توان، در دامنه مشخص شده برای گیرنده قرار دارد یا خیر.

نتیجه گیری

‌تضعیف‌کننده نوری یک قطعه پسیو لازم در سیستم ارتباطات نوری است. با ارتقاء تکنولوژی DWDM و همچنین پتانسیل امکان ارتقاء reconfigurable optical add drop multiplexer) ROADM)، تقاضا برای ‌تضعیف‌کننده نوری، بخصوص ‌تضعیف‌کننده نوری متغیر، مطمعناً بالا می‌رود. نوآوری در صنعت فیبر نوری هرگز متوقف نمی‌شود و ‌تضعیف‌کننده فیبر نوری باید به منظور داشتن قیمت پایین تر، زمان پاسخگویی پایین تر و ادغام پیشرفته ترکیبی با سایر دستگاه‌های ارتباطات نوری، تکامل یابد.