Основні поняття і визначення
Найбільш відповідальною операцією в процесі будівництва ВОЛЗ, яка зумовлює якість і дальність зв'язку, є монтаж оптичних волокон. Таке з'єднання волокон і монтаж кабелів виробляються як в процесі виробництва, так і при будівництві та експлуатації кабельних ліній.
Монтаж підрозділяється на постійний (зварювання волокна) і тимчасовий (роз'ємні з'єднувачі). З'єднувачі оптичних волокон, як правило, представляють собою арматуру, призначену для юстування і фіксації з'єднуються волокон, а також для механічного захисту зростка.
Основними вимогами до з'єднувачів є:
- простота конструкції;
- малі перехідні втрати;
- стійкість до зовнішніх механічних і кліматичних впливів;
- надійність;
- Додатково до роз'ємним з'єднувачів ставиться вимога незмінності параметрів при повторній стикуванні.
Втрати, що вносяться з'єднанням оптичних волокон в тракт передачі кабелю, діляться на зовнішні і внутрішні.
Зовнішніми називаються втрати, пов'язані з особливостями методу з'єднання, в тому числі з підготовкою решт волоконних світловодів, і включають в себе поперечне зміщення серцевини, рознесення торців, нахил осей, кут нахилу торця волокна, Френелевскую відображення.
Внутрішніми називаються втрати, пов'язані з властивостями самого оптичного волокна і обумовлені, наприклад, варіаціями діаметра серцевини, числової апертури, профілю показника заломлення, неціркулярностью серцевини, неконцентричність серцевини і оболонки.
внутрішні втрати
Внутрішні втрати є наслідком поєднання двох неоднакових оптичних волокон, що володіють в основному різними діаметрами і числовою апертурою.
При прямому поширенні світла (зліва направо) втрати на стику дорівнюють нулю, при зворотному напрямку поширення світла частина периферійних променів переходить в оболонку оптичного волокна з меншим діаметром і втрачається.
В одномодових волоконних световодах внутрішні втрати не залежать від напрямку передачі і визначаються тільки невідповідністю діаметрів поля моди сполучених оптичних волокон.
Можливим джерелом втрат є також неконцентричні розміщення серцевини всередині світловідбиваючої оболонки. Тобто серцевина оптичного волокна зміщена щодо центральної точки оптичного волокна. Також додаткові втрати в оптичному волокні може вносити неідеальна форма поперечного перерізу оптичного волокна в кабелі.
Також внутрішні втрати можуть бути обумовлені нерівністю діаметрів оболонок оптичного волокна. Що може позначитися при механічному поєднанні оптичних волокон.
Внутрішні втрати, зумовлені:
а - неконцентричність;
б - еліптичності форми серцевин.
Внутрішні втрати, зумовлені нерівністю діаметрів оболонок
зовнішні втрати
Зовнішні втрати обумовлюються чотирма основними причинами:
- радіальним зсувом оптичних волокон;
- кутовим зміщенням;
- осьовим зміщенням;
- якістю торців.
Оптичне волокно в соединителе повинна розміщуватись уздовж його центральної осі. Якщо центральна вісь одного волокна не збігається з такою віссю іншого, то неминуче з'являються втрати за рахунок радіального зміщення. Також, якщо з'єднання двох оптичних волокон розділене невеликим проміжком (осьовий зсув), то оптичне волокно стає схильним до додаткового виду потер. Який обумовлений дією Френелевскую відображення, яке пов'язане з різницею показників заломлення волокон і середовища в зазорі (зазвичай повітря).
Френелевскую відображення:
а - при відсутності повітряного зазору;
б - при наявності повітряного зазору.
Відображення на межі поділу двох середовищ характеризує я параметром R, який являє собою відношення потужності відбитої хвилі до потужності вхідний хвилі.
Також відколи оброблених оптичних волокон повинні бути перпендикулярні осях волокон і паралельні один одному при з'єднанні. Втрати, пов'язані з кутовим неузгодженістю орієнтації оптичних волокон відносно один одного (кутовий зсув), наведені на малюнку. Рівень втрат в цьому випадку також визначається величиною числової апертури NA.
Втрати при кутовому зміщенні
Монтаж оптичних волокон
В процесі монтажу оптичної магістралі здійснюється стаціонарне (нерознімне) з'єднання окремих будівельних довжин кабелю. При введенні ВОК в будівлю або регенераторні для багаторазового з'єднання-роз'єднання з оптоелектронним обладнанням застосовуються роз'ємні з'єднувачі - коннектори. З'єднання оптичних волокон здійснюється в певній послідовності. Спочатку здійснюється підготовка торців оптичних волокон, а потім проводиться зрощування.
До початку з'єднання двох волоконних світловодів потрібна деяка підготовка торців волокон, яка полягає у видаленні первинного захисного покриття волокон з подальшою заготівлею гладкого торця шляхом сколювання або шліфування. Для видалення первинного покриття з оптичного волокна можна використовувати як хімічні способи зачистки, так і механічні.
Сколюванням називають підготовку торця оптичного волокна з нанесенням подряпини і подальшим розломом. В ідеалі скол оптичного волокна повинен бути перпендикулярний. Будь-яке відхилення не повинно перевищувати 1-2 о.
У одномодовом з'єднанні з плоскими відшліфованими торцями і при наявності повітряного зазору між сполучаються волокнами частина енергії відбивається назад до джерела і створює поворотні втрати. Одним із способів зменшення зворотних втрат є закруглення кінців оптичних волокон при шліфуванні.
Зрощування здійснюється методом зварювання або за допомогою механічного зростка. Як інструмент використовується електрична дуга. що виникає між електродами, полум'я газового пальника або лазер. За принципом дії зварювальні апарати поділяються на апарати з ручним керуванням, напівавтоматичні та автоматичні. Механічне зрощування підрозділяється на активну або пасивну залежно від того, чи проводиться вирівнювання оптичного волокна для оптимізації втрат чи ні.
При механічному зрощуванні окремих волокон домінують три технології.
- четирехстержневие напрямні компанії TRW;
- еластомерні сростки компанії GTE;
- обертається зросток компанії ATT.
З'єднання оптичних волокон за допомогою четирехстержневих напрямних
З'єднання оптичних волокон за допомогою еластомерного зростка
З'єднання оптичних волокон за допомогою обертається зростка
З'єднання оптичних волокон за допомогою замка Fibrlock
Основним способом з'єднання активного мережного обладнання з оптоволоконної лінією є застосування оптичних конекторів, що з'єднуються за допомогою оптичного адаптера, який встановлюється в оптичному крос. Усередині оптичного кросу розварюються оптичні волокно, які оконцовивают пігтейлами з оптичними коннекторами.
Оптичний коннектор - це механічний пристрій, призначений для багаторазових з'єднань. Він забезпечує швидкий спосіб переконфігурації обладнання, перевірки волокон, під'єднання до джерел і приймачів світла. Конектор для з'єднання одиночних оптичних волокон складається з двох основних частин: штекера і з'єднувача.
Коннектори: а - FC; б - ST; в - SC.
Рекомендовані статті з цієї тематики