Selecionando umConjunto de cabo de fibra óptica de plástico SMA905não é simplesmente uma questão de escolher um conector SMA905 e especificar o comprimento do cabo. O conector é apenas uma parte do caminho óptico.O material da fibra, o diâmetro do núcleo, a abertura numérica, o comprimento de onda operacional, o comprimento do cabo, a construção mecânica e a qualidade da terminação podem afetar se o conjunto acabado funciona corretamente no sistema pretendido.
Essa distinção é importante porque dois conjuntos de cabos podem usar conectores SMA905, embora tenham características ópticas e mecânicas muito diferentes.
Para uma seleção confiável, o cabo deve, portanto, ser tratado como parte de um sistema óptico completo:fonte de luz → interface do conector → fibra → interface de recepção → ambiente operacional.
O que o SMA905 realmente especifica?
SMA905 refere-se a uma interface de conector de fibra óptica F-SMA padronizada, em vez de uma fibra óptica específica. Um conjunto de cabos SMA905 pode, portanto, usar diferentes materiais de fibra, diâmetros de núcleo, aberturas numéricas, faixas de comprimento de onda, construções de cabos e comprimentos. A seleção correta requer a correspondência do conector, da fibra, da fonte óptica, do receptor e do ambiente operacional.
A IEC 61754-22 define as dimensões de interface padrão para a família de conectores Tipo F-SMA. Esta é uma distinção importante: a norma estabelece a interface mecânica, mas não significa que todos os cabos equipados com essa interface tenham as mesmas características ópticas.
A interface do conector não define a fibra interna
Um conector SMA905 pode terminar diferentes tipos de fibra óptica multimodo.Dependendo da aplicação, a fibra pode ser fibra óptica plástica (POF), sílica rígida (HCS) ou fibra de sílica convencional.
Mesma interface SMA905, diferentes fibras ópticas
Mesmo dentro de uma categoria de fibra, o diâmetro do núcleo e a abertura numérica podem variar significativamente.
Isto significa que uma descrição como “cabo de fibra SMA905, 5 metros” está incompleta do ponto de vista da engenharia. Identifica o conector e o comprimento, mas não responde a diversas questões que afetam diretamente a compatibilidade óptica:
Que tipo de fibra está dentro? Qual é o diâmetro do seu núcleo? Que luz ele pode aceitar? Em que comprimento de onda ele operará? Quanta perda óptica terá o link completo?
O conector físico pode caber enquanto o sistema óptico ainda não é compatível.
Por que dois conjuntos SMA905 podem funcionar de maneira muito diferente
Considere dois cabos com conectores SMA905 idênticos e comprimentos externos idênticos.
Um pode conter um POF de núcleo grande projetado para um link óptico industrial de curta distância. Outro pode conter uma fibra de sílica com núcleo muito menor, destinada a uma fonte de luz e faixa de comprimento de onda diferentes.
Mecanicamente, ambos os cabos podem ser conectados a um receptáculo SMA905. Opticamente, entretanto, seu comportamento pode ser muito diferente.
É por isso que a primeira questão de seleção não deve ser apenas:
“Eu preciso do SMA905?”
Deveria ser:
“Qual sistema óptico este conjunto SMA905 precisa para se conectar?”
Comece com o sistema óptico, não com o conector SMA905
Os parâmetros ópticos mais importantes são geralmentediâmetro do núcleo, abertura numérica e comprimento de onda operacional. Eles não devem ser selecionados independentemente porque juntos determinam a eficiência com que a luz pode entrar na fibra, propagar-se através dela e chegar ao lado receptor.
Diâmetro do núcleo correspondente, abertura numérica e comprimento de onda operacional
Diâmetro do núcleo: combinando com o caminho óptico
O núcleo da fibra é a região que transporta a energia óptica. Seu diâmetro afeta a facilidade com que a luz da fonte pode ser acoplada à fibra e como a saída se acopla ao próximo elemento óptico.
Fibras de núcleo grande geralmente fornecem um alvo físico maior para acoplamento óptico. Esta é uma das razões pelas quais o POF de núcleo grande é útil em muitos sistemas industriais de curta distância, onde o alinhamento prático e o acoplamento robusto são importantes.
Mas um núcleo grande não é automaticamente melhor.
Se a luz de um caminho de transmissão de núcleo grande precisar ser acoplada a uma área de recepção muito menor, parte da potência óptica poderá não ser capturada. O mesmo problema pode surgir quando um sistema foi projetado em torno de um tamanho de núcleo de fibra, mas um cabo substituto usa outro.
Por esta razão, o diâmetro do núcleo deve ser verificado em relação ao transmissor, receptor, sensor, cabeçote óptico ou outro componente óptico correspondente.
Não presuma que dois conectores SMA905 tornem as fibras atrás deles opticamente equivalentes.
Abertura Numérica: Correspondendo ao Cone de Aceitação
Abertura numérica (NA)descreve a faixa de ângulos sobre os quais uma fibra pode aceitar luz.
Em termos práticos, a fonte óptica não precisa apenas iluminar o núcleo da fibra. A luz emitida também deve entrar na fibra dentro de uma faixa angular que a fibra possa guiar com eficácia.
Se a fonte lançar luz sobre uma distribuição angular mais ampla do que a fibra pode aceitar, alguma potência óptica não será acoplada aos modos guiados. Incompatibilidades semelhantes podem ocorrer em outras partes do caminho óptico quando a luz que sai de uma fibra ou componente é acoplada a outra.
O diâmetro do núcleo e o NA precisam, portanto, ser considerados em conjunto.
Um grande núcleo de fibra não garante um acoplamento eficiente se as características angulares do sistema óptico forem inadequadas. Por outro lado, uma NA adequada não pode compensar um desalinhamento físico grave ou uma grande incompatibilidade na área ativa.
Para um conjunto de cabos SMA905, a questão prática é:
A fonte pode lançar luz com eficiência nesta fibra específica e o lado receptor pode aceitar com eficiência a luz que sai?
Comprimento de onda operacional: combinando a fonte, a fibra e o receptor
O próprio SMA905 não determina o comprimento de onda operacional.
O comprimento de onda apropriado é controlado pela fonte óptica, pelas características de transmissão da fibra e pela resposta do receptor ou elemento sensor.
Muitos links POF industriais operam na região do vermelho visível, geralmente em torno da classe de 650 nm, mas isso não torna 650 nm um comprimento de onda universal do SMA905. Conjuntos de sílica terminados em SMA905 podem ser projetados para regiões espectrais muito diferentes.
A atenuação da fibra também depende do comprimento de onda. Uma fibra que funciona bem em uma região de comprimento de onda pode ter características de perda substancialmente diferentes em outros lugares.
A sequência de seleção correta não é, portanto:
SMA905 → escolha qualquer fibra de aparência adequada.
Está mais perto de:
comprimento de onda da fonte → características de transmissão de fibra → compatibilidade de núcleo e NA → compatibilidade do lado de recepção → interface mecânica SMA905.
POF vs HCS vs fibra de sílica com SMA905
O mesmo estilo de conector pode ser usado com construções de fibra fundamentalmente diferentes. A escolha entre POF, HCS e sílica deve ser baseada no link óptico e nos requisitos ambientais, e não apenas no conector SMA905.
POF vs HCS vs fibra de sílica com SMA905
| Dimensão de seleção |
POF |
HCS |
Fibra de Sílica |
| Construção básica |
Núcleo de polímero e sistema de revestimento |
Núcleo de sílica com revestimento de polímero duro |
Núcleo e revestimento à base de sílica |
| Tendência do tamanho do núcleo |
Muitas vezes relativamente grande em sistemas POF industriais |
Geralmente entre POF de núcleo grande e fibras de comunicação convencionais, dependendo do projeto |
Disponível em uma ampla variedade de diâmetros de núcleo |
| Abertura numérica |
Freqüentemente relativamente alto em POF de núcleo grande |
Depende do design da fibra HCS |
Varia amplamente de acordo com o tipo de fibra |
| Consideração de comprimento de onda |
Sistemas industriais comuns costumam usar luz vermelha visível |
Pode suportar diferentes arquiteturas ópticas industriais dependendo da fibra |
Ampla gama dependendo do tipo de sílica |
| Consideração de distância |
Adequado para muitas ligações industriais curtas |
A atenuação e o comprimento utilizável dependem da fibra HCS específica e do comprimento de onda operacional |
A atenuação e o comprimento utilizável dependem do tipo de fibra de sílica e do comprimento de onda operacional |
| Seleção mecânica |
A construção da fibra e da jaqueta deve ser verificada |
O revestimento de fibra e a construção do cabo são importantes |
Buffer, jaqueta, armadura, requisitos de curvatura e ambiente devem ser especificados |
| Pergunta principal de seleção |
Um link de curta distância com grande núcleo e tolerante ao acoplamento é apropriado? |
É necessária uma fibra industrial com núcleo de sílica com diferentes características ópticas/ambientais? |
A aplicação requer um núcleo específico, NA, faixa espectral ou caminho óptico de menor perda? |
Quando POF é o ponto de partida relevante
Para links ópticos industriais de curta distância, o POF costuma ser atraente porque configurações de núcleo grande podem tornar o acoplamento óptico relativamente tolerante.
Os projetos POF industriais comuns estão na classe de fibra de aproximadamente 1 mm e podem ter um NA relativamente alto. Essas características são úteis quando o transmissor e o receptor são projetados especificamente para fibra plástica de núcleo grande.
Contudo, “POF” ainda não é uma especificação completa.
Diferentes graus de POF podem ter diferentes características de atenuação, limites de temperatura, construções de revestimento, comportamento de flexão e propriedades mecânicas. A montagem final, portanto, deve ser adaptada ao sistema óptico e ao ambiente de instalação.
Quando o HCS altera a compensação do design
HCS, ou sílica rígida, usa um núcleo de sílica com um sistema de revestimento de polímero.Portanto, não deve ser tratado como outro nome para fibra óptica plástica.
O HCS pode ser útil quando uma aplicação precisa de um equilíbrio diferente de tamanho de núcleo, atenuação, capacidade de temperatura, distância e desempenho mecânico do que o típico POF de núcleo grande fornece.
O ponto principal não é que o HCS seja universalmente melhor que o POF. As duas tecnologias de fibra resolvem diferentes problemas de design.
Se o equipamento existente foi originalmente concebido em torno do POF, a mudança para o HCS não deve basear-se apenas no facto de ambos poderem ser equipados com um conector industrial. O diâmetro do núcleo, NA, fonte óptica, compatibilidade do receptor e orçamento do link ainda precisam ser verificados.
Quando um conjunto de sílica SMA905 é mais apropriado
O SMA905 também pode ser usado com fibras de sílica multimodo.
Os conjuntos de sílica podem usar núcleos muito menores do que o POF industrial típico e estão disponíveis com diferentes NAs e faixas de comprimento de onda operacionais.
Essas características tornam a sílica adequada para sistemas ópticos que exigem uma combinação diferente de tamanho de núcleo, abertura numérica, faixa de comprimento de onda e desempenho de transmissão de sistemas POF típicos de núcleo grande.
A desvantagem é que as condições de acoplamento podem tornar-se mais exigentes.
Ao passar de um sistema POF de núcleo grande para uma fibra de sílica de núcleo menor, simplesmente manter o mesmo conector SMA905 não garante desempenho óptico equivalente. O tamanho do ponto fonte, o alinhamento, o NA, o comprimento de onda e a abertura de recepção tornam-se importantes.
Como o comprimento da fibra afeta um conjunto de cabos SMA905
O comprimento do cabo não é apenas uma especificação mecânica. Também afeta a potência óptica que atinge a extremidade receptora.
A atenuação da fibra se acumula com a distância
Toda fibra óptica tem perda de propagação. À medida que a fibra se torna mais longa, a perda acumulada de fibra aumenta.
Em um nível básico:
perda total de fibra ≈ atenuação por unidade de comprimento × comprimento de fibra
O valor real de atenuação depende do material da fibra, do grau da fibra, do comprimento de onda e, às vezes, das condições operacionais.
Isto é especialmente importante em sistemas POF porque um cabo que funciona de forma confiável em uma curta distância não pode ser estendido automaticamente indefinidamente, mantendo a mesma margem óptica.
Portanto, não existe um “comprimento máximo de cabo SMA905” universal.
SMA905 define a interface do conector. O comprimento prático máximo é um resultado no nível do sistema determinado pela fibra, comprimento de onda, saída do transmissor, sensibilidade do receptor ou requisitos ópticos, perdas de conexão e margem de engenharia necessária.
A perda do conector e do acoplamento também consome o orçamento óptico
A atenuação da fibra é apenas uma parte do link.
A energia óptica também pode ser perdida nos conectores e interfaces de acoplamento. Desalinhamento, incompatibilidade de tamanho de núcleo, incompatibilidade de NA, contaminação, má condição da face final ou geometria de acoplamento inadequada podem reduzir a quantidade de luz transferida para o próximo elemento.
Um modelo de engenharia útil é, portanto:
Perda total de link = perda de propagação de fibra + perdas de conexão/acoplamento + outras perdas do sistema
O total permitido deve permanecer dentro do orçamento de energia óptica disponível.
Como o comprimento da fibra afeta a potência óptica em um link SMA905
Para um link POF curto e simples, esse cálculo pode ser direto. Para um sistema com tolerâncias ópticas mais restritas, isso pode se tornar uma parte muito mais importante da seleção do cabo.
As condições mecânicas e ambientais também são importantes
Parâmetros ópticos corretos não garantem que um cabo sobreviverá à instalação.
Um conjunto de cabos SMA905 usado dentro de equipamentos estacionários sofre tensões mecânicas muito diferentes de um roteado através de um gabinete industrial, máquina, conjunto móvel ou gabinete de alta temperatura.
Fatores mecânicos e ambientais na seleção do cabo SMA905
Material da jaqueta e construção do cabo
A capa externa protege a fibra e afeta o comportamento do cabo durante a instalação e manutenção.
A seleção da jaqueta pode precisar considerar abrasão, exposição a óleo ou produtos químicos, diâmetro externo necessário, comportamento da chama, requisitos de halogênio, espaço de passagem e proteção mecânica geral.
Um cabo destinado a roteamento interno protegido não precisa necessariamente da mesma construção que um cabo exposto a manuseio repetido ou estresse mecânico industrial.
A jaqueta deve, portanto, ser especificada de acordo com o ambiente, e não selecionada apenas pela aparência ou diâmetro.
Temperatura operacional e temperatura de instalação
As classificações de temperatura devem ser verificadas para oconstrução real de fibra e cabo.
O nome do conector SMA905 não define a capacidade de temperatura do conjunto completo. O material da fibra, o amortecedor, a capa, o adesivo ou o design de crimpagem, o tubo de proteção e o método de terminação podem influenciar a faixa de temperatura utilizável.
Isto é particularmente importante ao comparar conjuntos de POF, HCS e sílica. A alteração da tecnologia de fibra pode alterar os limites ambientais do sistema, mas a especificação completa do cabo ainda precisa ser verificada.
Raio de curvatura, flexão e tensão mecânica
“Flexível” não significa que um cabo óptico possa ser dobrado sem limites.
Cada construção de fibra tem restrições mecânicas. Curvas apertadas podem aumentar a perda óptica ou criar danos mecânicos a longo prazo. A flexão repetida também pode ser mais exigente do que um cabo que é dobrado uma vez durante a instalação e depois permanece estacionário.
Uma especificação de cabo deve distinguir entre:
-
instalação estática,
-
movimento ocasional,
-
flexão repetida ou roteamento dinâmico, e
-
tração significativa, esmagamento ou outra carga mecânica.
Essas condições podem exigir diferentes proteções de fibra e construção de cabos, mesmo quando a especificação óptica permanece inalterada.
Por que a qualidade da face final e a perda de inserção são importantes
O conector SMA905 posiciona a fibra em uma interface óptica, mas a própria condição da extremidade da fibra permanece parte do caminho óptico.
A face final da fibra faz parte do sistema óptico
A luz deve passar pela extremidade da fibra toda vez que entra ou sai do cabo.
A qualidade da superfície, a limpeza, o alinhamento e a condição física da terminação podem, portanto, afetar a eficiência do acoplamento. Poeira, contaminação, arranhões, má preparação ou separação excessiva entre superfícies ópticas podem reduzir a potência transmitida.
Isto se torna particularmente importante quando o sistema tem margem óptica limitada.
Um cabo pode conter a fibra correta e ainda assim ter um desempenho insatisfatório se o processo de terminação introduzir perdas excessivas.
Qualidade da face final SMA905 e perda de inserção
A perda de inserção deve ser tratada como um parâmetro de desempenho da montagem
Por esta razão, a perda de inserção é mais útil como parâmetro de desempenho da montagem acabada do que simplesmente assumir que um determinado tipo de conector garante uma certa perda.
Não existe um valor único de perda de inserção que deva ser aplicado universalmente a cada conjunto SMA905.
Um requisito de aceitação apropriado depende do tipo de fibra, diâmetro do núcleo, NA, comprimento de onda operacional, interface de acoplamento, método de terminação e orçamento óptico do sistema.
Onde o desempenho óptico for crítico, o conjunto do cabo deverá ser avaliado sob condições que representem seu uso real, em vez de julgado apenas pela aparência ou continuidade do conector.
Que informações você deve fornecer ao solicitar um conjunto de cabos POF SMA905?
Uma boa especificação do cabo SMA905 fornece ao fabricante do cabo informações suficientes para compreender todos os requisitos ópticos e mecânicos.
| Informações a serem fornecidas |
Por que é importante |
| Aplicação ou equipamento |
Fornece o contexto do sistema para o cabo |
| Fonte óptica ou transmissor |
Ajuda a determinar a compatibilidade da fibra |
| Comprimento de onda operacional |
Afeta a transmissão de fibra e a correspondência óptica |
| Interface de acasalamento |
Confirma a conexão mecânica |
| Tipo de fibra |
Distingue POF, HCS, sílica ou outra fibra necessária |
| Diâmetro do núcleo |
Afeta o acoplamento e a compatibilidade com o caminho óptico |
| Abertura numérica |
Define características de aceitação angular |
| Comprimento de cabo necessário |
Afeta a perda total de fibra |
| Temperatura operacional |
Determina a construção adequada de fibras e cabos |
| Instalação estática ou móvel |
Afeta os requisitos de curvatura e flexibilidade |
| Jaqueta/requisitos ambientais |
Determina proteção mecânica e ambiental |
| Requisito de perda óptica, se definido |
Fornece um critério de aceitação em nível de montagem |
| Quantidade e requisitos dimensionais |
Define produção e configuração mecânica |
Nem todo cliente conhecerá todos esses parâmetros.
Se o cabo estiver substituindo um conjunto existente, o modelo do equipamento, a especificação original do cabo, o comprimento de onda da fonte e a interface correspondente podem muitas vezes fornecer informações iniciais úteis. Se o sistema estiver sendo projetado desde o início, os parâmetros ópticos deverão ser estabelecidos antes da finalização da construção do cabo.
Um fluxo de trabalho prático de seleção de cabos SMA905
Um processo de seleção confiável pode ser reduzido a uma sequência lógica:
-
Identifique a aplicação e o equipamento correspondente.Determine o que o cabo está conectando e o que se espera que o link óptico faça.
-
Identifique a fonte óptica e o comprimento de onda operacional.Não escolha a fibra independentemente da fonte.
-
Selecione a família de fibras apropriada.Determine se POF, HCS, sílica ou outra construção de fibra atende aos requisitos ópticos e ambientais.
-
Combine o diâmetro do núcleo e a abertura numérica.Verifique a compatibilidade com os lados de transmissão e recepção.
-
Defina o comprimento necessário e revise o orçamento óptico.Inclui perda de propagação, bem como perdas de conector e acoplamento.
-
Definir condições ambientais e mecânicas.Considere temperatura, revestimento, raio de curvatura, movimento, abrasão e outras tensões de instalação.
-
Defina os requisitos de terminação e desempenho óptico.A qualidade da face final e a perda de inserção aceitável devem refletir o sistema real.
-
Use SMA905 como especificação de interface mecânica.Confirme o conector depois que os requisitos ópticos e ambientais forem compreendidos, em vez de tratar o nome do conector como a especificação completa do cabo.
Essa abordagem evita um dos erros de especificação mais comuns: escolher um cabo porque o conector se ajusta fisicamente, ignorando o sistema óptico por trás dele.
Perguntas frequentes
Todos os cabos de fibra óptica SMA905 são feitos com POF de 1 mm?
Nº SMA905 descreve a interface do conector, não uma fibra específica. Um conjunto SMA905 pode conter POF, HCS, sílica ou outras fibras ópticas compatíveis com diferentes diâmetros de núcleo e aberturas numéricas. POF de núcleo grande é comum em algumas aplicações industriais, mas não deve ser assumido apenas pelo tipo de conector.
Qual diâmetro de núcleo devo escolher para um cabo SMA905?
O diâmetro do núcleo deve corresponder à fonte óptica e à interface de recepção. Um núcleo maior pode simplificar o acoplamento em alguns sistemas, mas não é automaticamente a escolha correta. O tamanho do local de origem, a área de recepção, o alinhamento, o NA e o projeto do equipamento existente devem ser considerados.
Por que a abertura numérica é importante em um conjunto de fibra SMA905?
A abertura numérica determina a faixa angular na qual a fibra pode aceitar luz. Se a fonte lançar uma quantidade significativa de energia óptica fora dessa faixa, a eficiência do acoplamento diminui. O NA deve, portanto, ser considerado em conjunto com o diâmetro do núcleo e as características ópticas da fonte e do receptor.
Os conectores SMA905 podem ser usados com POF, HCS e fibra de sílica?
Sim. A interface do conector pode ser usada com diferentes tecnologias de fibra. A questão importante é se o diâmetro do núcleo da fibra selecionada, NA, características de comprimento de onda, perda e propriedades mecânicas correspondem à aplicação. A compatibilidade do conector por si só não estabelece compatibilidade óptica.
O comprimento de um cabo POF SMA905 afeta o desempenho óptico?
Sim. A atenuação da fibra se acumula com a distância, portanto, aumentar o comprimento do cabo aumenta a perda de propagação. As perdas no conector e no acoplamento também consomem parte do orçamento de energia óptica. O comprimento máximo aceitável depende, portanto, do sistema óptico completo e não do próprio conector SMA905.
Quais informações são necessárias para especificar um conjunto de cabo POF SMA905 personalizado?
As informações mais úteis incluem a aplicação, fonte ou equipamento, comprimento de onda operacional, tipo de fibra, diâmetro do núcleo, NA, comprimento do cabo, temperatura operacional, ambiente mecânico, requisitos de capa e qualquer requisito definido de perda óptica. Fornecer esses parâmetros torna possível selecionar a construção de fibra e cabo como um sistema completo.
Consideração Final
A maneira mais útil de pensar em um conjunto de cabos SMA905 não é como um conector com um pedaço de fibra conectado, mas como umligação óptica e mecânica entre duas partes de um sistema.
A interface SMA905 responde apenas a uma pergunta: como o cabo se conecta mecanicamente.
A montagem correta também deve responder às questões ópticas – material da fibra, diâmetro do núcleo, NA, comprimento de onda, atenuação e acoplamento – e às questões mecânicas – comprimento, revestimento, temperatura, curvatura, flexão e exposição ambiental.
Uma vez que esses parâmetros são considerados em conjunto, a seleção do cabo SMA905 torna-se muito mais previsível, e o risco de escolher um cabo que se ajusta mecanicamente, mas com desempenho óptico ruim, é significativamente reduzido.
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