光コネクタ技術 - ハーティング

Fibre optic termination
1. はじめに
テレコミュニケーション分野におけるメッセージのリモート接続アプ
リケーションに加えて、光ファイバ技術の重要性は、産業部門でのア
プリケーションにおいても増加しています。
通信分野での側面として
• 高い伝送容量
• 低いケーブル減衰
• クロストークがない
がアプリケーションのために不可欠です。
産業部門においての追加の固有プロパティは
• 電磁波の影響に対する耐性
• 送信機と受信機のガルバニック絶縁
• 小さいケーブル径
などとなります。
メッセージは、光ファイバを介して光パルスとして送信されます。
ファイバの一端に結合した後、パルスは低損失でもう一端に全反射の
結果として転送されます。これは、光屈折率コアとシース材（n シー
ス<n コア）のn個の異なる値に起因する境界層コア/シースで全反射す
ることが可能となります。
光ファイバは、3つのタイプとして区別可能：
ステップ
インデックス
ファイバ
HCS / POF
グレーデッド
インデックス
ファイバ
GIファイバ
シングルモード
ファイバ
一般的
外径
コア/クラッド ∅
減衰
200/230 μm
980/1000 μm
5...8 dB/km
0.2 dB/m
50/125 μm
62,5/125 μm
2.6 dB/km
3.2 dB/km
9/125 μm
< 0.3 dB/km
図 XII-1: 光屈折率パス
シングルモードファイバは、主に通信分野における遠隔データ伝送の
ための低減衰と大きな帯域幅により使用されます。しかしながら、大
きなコア径を持つグレーデッドインデックスファイバとステップイン
デックスファイバは、産業界において最適な伝送媒体です。
1
伝送距離は、数十メートルから数キロメートルまでとなります。
グレーデッドインデックスファイバは、一般的にコネクタに結合され
ています。POF（ポリマー光ファイバ）またはHCS（ハードクラッドシ
リカ）1）ファイバは、圧着技術によりコネクタの組み立てを容易にし
ます。ハーティングの迅速なアセンブリテクノロジーによりPOFケー
ブルは特殊な工具なしで実装することができます。
ハーティングFOシステムは、50および62.5μmのコア径を持つグレー
デッドインデックスファイバ（GI）と9μmのシングルモードファイ
バ、200μm（HCS®）1mm（POF）用に設計されています。使用される
光の波長は660nm（POF）、HCS®、850nm（GI、HCS®）および
1300nm（GI/シングルモード= SM）です。
注釈:
1)
スペクトラ・コーポレーションの登録商標です。
2. 光伝送システムのプランニング
2.1 影響を及ぼす要因
光ファイバ伝送システムの信頼性の高い動作のために伝送された光信号
が十分な振幅を有して受信機に到達することが必要です。データ伝送に
おける散発的なエラーが原因で、システム固有のノイズを発生しないよ
うに受信電力は、少なくとも2倍の受信機の限界感度な（+3dB）より大
きくなければなりません。システムを計画する際には、パワーバランス
チャートは、これらの要件が満たされているかどうかを評価するために
使用されるべきです。下記の影響変数がここで重要です。
光送信機の出力パワー
LEDによって生成された光パワーが供給される電流に本質的に依存して
います。ファイバに結合された部分も大きく、コアの寸法及び使用さ
れるファイバの種類に影響されます。
ファイバコアで利用可能な一般的な電力範囲は以下のとおりです。:
- 光ファイバ (λ = 850 nm):
50 / 125 μm GI-fibre:
80 μW
200 / 230 μm SI-fibre:
250 μW
9/125 μm SM-fibre:
20 μW
- ポリマーファイバ (λ = 660 nm):
980 / 1000 μm:
600 μW
2
ファイバの具体的な減衰
具体的な減衰は、動作波長に依存し、dB/kmで表されます。
一般的な値
1. 光ファイバ (λ = 850 nm)
- 50 / 125 μm GI-fibre:
- - - 3 dB / km
- 200 / 230 μm HCS:
- - - 5 dB / km
光ファイバ (λ = 1300 nm)
- 9/125 μm SM-fibre
- - - 0.5 dB / km
2. ポリマーファイバ (λ = 660 nm)
- 980/1000 μm (PMMA): - - - 0.2 dB/m
この部分は、典型的に光パスのトータル減衰に最大の貢献を提供しま
す。
光ケーブルでの追加ケーブルジョイント
光信号経路（スプライスやコネクタ）で追加のケーブルジョイント
は、さらに、送信された光信号を弱めます。
一般的な値
- スプライス:
- 各コネクタペア:
≤ 0.3 dB
0.8 dB to 0.5 dB (GI fibre)
正確な値は、メディアの種類や使用するコネクタに依存します。
光受信機の感度
受光素子としてのSiダイオードを有する従来のDC結合光受信器は、一
般的に以下の感度限界となります。:
≤ 3 μW at 850 nm (光ファイバシステム)
≤ 5 μW at 660 nm (ポリマーファイバシステム)
LEDの温度や経年変化の影響、
ケーブルの減衰量の温度依存性
これらの要因は、「追加損失」として2dBの値を使用してパワーバラ
ンスに考慮されるべきで、「システム予約」として合計して5dBが必
要です。
3
2.2 計算例
a) Fibre-optic system (λ = 850 nm)
* それらは既にTXおよびRXのための出力データに含まれているので、
送信機/受信機に結合減衰は、別々に考慮されません。
パワーバランス
送信機:
P1 = 80 μW = -11 dBm
ファイバコアへのパワー結合
= 7.5 dB
= 0.8 dB
= 5.0 dB
= 13.3 dB
受信機:
P4 = - 24.3 dBm = 3.7 μW
最小値 ≥ 3 μW 達成
b) ポリマーファイバシステム (λ = 660 nm)
4
パワーバランス
送信機:
P1 = 600 μW = -2.2 dBm パワー結合光ファイバ内
= 12 dB
- ファイバ損失: 60 m x 0.2 dB/m
= 3.0 dB
- F-SMA コネクタ (2 x 1.5 dB)
= 5.0 dB
- システム予約 (3 dB + 2 dB)
20.0 dB
- トータル:
受信機:
P6 = - 22.2 dBm = 6.0 μW
最小値 ≥ 5 μW 達成
パワーバランス
送信機:
P1 = 600 μW = -2.2 dBm パワー結合光ファイバ内
光ケーブルで追加のスプリットポイント（ここでは2つの F-SMAコネク
タ）を省略することができる場合は、距離の面で範囲が大きくなると
考えられます。
コンバージョンスケール
3
0
-3
-6
-10
-13
-16
100
50 30
-20
-23
10
5
-26
-30
dBm
μW
3000
1000 500 300
5
3
1

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