- Вступ Думаю, що більшість зв'язківців хоч раз в житті пробували зварити між собою два оптичних волокна...
- Про технології юстирування оптичних волокон
- Метод вирівнювання по оболонці в V-подібною канавці
Вступ
Думаю, що більшість зв'язківців хоч раз в житті пробували зварити між собою два оптичних волокна (ОВ) або, принаймні, бачили, як це робиться. Монтажники зв'язку стикаються із завданням зварювання ОВ практично кожен день, однак це ще не означає, що кожен робить це правильно (тут мається на увазі не тільки дотримання технологій, а й оптимальна послідовність всіх виконуваних дій, що зводить до мінімуму число скоєних "рухів" і відповідно забезпечує високу швидкість роботи з належною якістю).
Дійсно справжніх професіоналів зі зварювання ОВ не так вже й багато - ще менше тих, хто знає, як працює зварювальний апарат: за якими алгоритмами діє, як розпізнає складові оптичного волокна, як вирівнює ОВ і т.д. Від того, які технології використовуються в конкретній моделі зварювального апарату, залежить дуже багато чого. Наприклад, якість зварного з'єднання багато в чому визначається цією технологією юстирування ОВ. Зрозумівши принцип роботи зварювального апарату, можна швидко розібратися, наприклад, через що апарат видає помилку або зовсім не працює і швидко це усунути.
Пару слів про нову модель Fujikura
Сьогодні на слуху вже більше десятка фірм виробників зварювальних апаратів (різноманітність цього списку з недавнього часу стали активно поповнювати китайці і корейці ), Однак до цього дня вектор розвитку або, так би мовити, моду на пристрої задає трійка японських побратимів - Fujikura , Sumitomo і Furukawa (апарати під маркою Fitel ).
Серед даної трійки найбільші заслуги має фірма Fujikura, утворена ще в 1885 році братами Зенпачі і Томекічі Фуджікура. Вони заробили свій перший капітал на виробництві прикрас для волосся - шнурах і гумках, і потім переключилися на виробництво ізоляції електричних проводів, оскільки процес виготовлення був схожий.
Остання модель апарату Фуджікури FSM-80S черговий раз продемонструвала нам нові тенденції розвитку зварювальних апаратів. Примітно, що ця модель в Росії і Китаї йде під назвою FSM-80S, а в країнах Європи - FSM-70S. Модель одна і та ж, відрізняються апарати тільки кольором корпусу. Можна провести наступний цікавий експеримент: зайти на офіційний сайт Fujikura , В англомовній формі сайту перейти в розділ зварювального обладнання . Ви побачите, що серед моделей апаратів останньої буде FSM-70S. Якщо переключитися на російськомовну форму сайту - останньою моделлю буде FSM-80S. З чим це пов'язано, важко сказати, можливо, якийсь маркетинговий хід або захист від контрафактних поставок. Якщо порівнювати характеристики FSM-70S і FSM-80S, то вони ідентичні. Єдине, що в мануалі 80-ки вказується можливість створення штучного атенюатора із загасанням до 15 дБ, а в мануалі 70-ки цього пункту немає.
На рис. 1.1 зображені FSM-70S і FSM-80S, можна пограти в гру "знайдіть 10 відмінностей". Як видно, для Європи модель йде в блакитному корпусі.
а) апарат для Європи
б) апарат для Росії і Китаю
Мал. 1.1 - Зовнішній вигляд апаратів Fujikura FSM-70S і FSM-80S
Про технології юстирування оптичних волокон
В принципі, сплавити розрядом вольтової дуги два оптичних волокна великих труднощів не становить. Температура електричної дуги в зварювальному апараті досягає 4800 ° С - температура розм'якшення кварцового скла 1400 ° C, а Температура плавлення приблизно 1 665 ° C. Складність процесу зварювання ОВ полягає саме в точному зведенні ОВ у всіх трьох площинах (рис. 1.2а). Необхідно домогтися того, щоб вони не просто збіглися в оболонці, а щоб збіглися їх серцевини ( "збіглися їхні серця") - "светонесущей жили" (рис. 1.2а). Оскільки саме по серцевині передається інформаційний сигнал і саме через розбіжності серцевин в місці з'єднання ОВ частина оптичного випромінювання потрапляє в оболонку і далі або затухає, або йде в навколишній простір. У зв'язку з цим в місці стику ОВ утворюються втрати потужності інформаційного сигналу.
а)
б)
Мал. 1.2 - До поясненням завдання юстування ОВ: а) фотографія під мікроскопом волокон підлягають юстирування; б) схематичне зображення цього процесу.
Ніколи не замислювалися, чому одна модель зварювального апарату однієї і тієї ж фірми коштує значно дорожче іншої моделі? Наприклад, у фірми Fujikura FSM-60S коштує значно дорожче, ніж FSM-18S. Ні, це не через те, що FSM-18 старіша модель, а 60-ка - новіша. Вся справа в тому, що в цих зварювальних апаратах використовується різна технологія юстирування ОВ. Саме складність використовуваної в апараті технології вирівнювання ОВ безпосередньо впливає на його вартість.
На сьогоднішній день розроблені 4 основних принципи вирівнювання ОВ, також існують різні їх модифікації. У різних джерелах деякі методи називаються по-різному, але їх принцип дії один і той же. Варто відзначити, що на російському ринку зустрічаються апарати, що працюють тільки за двома технологіями: за методом вирівнювання по V-подібною канавці і за методом вирівнювання за профілем показника заломлення (метод PAS).
Крім цих двох методів існує також метод LID, заснований на введенні випромінювання в одне ОВ і його наступного детектування в другому ОВ і метод юстирування по тепловізіонним зображень (RTC метод). Метод LID був розроблений компанією Siemens в 1984 р і після викуплений фірмою Corning. Тому даний метод використовується в американських зварювальних апаратах фірми Corning, наприклад, в Corning OSLID-0SM-TH, в Corning OS1-0SM-TH-BK (рис. 1.3). Існує також спрощений варіант методу PAS, званий L-PAS (Lens Profile Alignment System), що застосовується в тих же апаратах Corning для грубої юстирування ОВ.
б) OSLID-0SM-TH
а) OS1-0SM-TH-BK
Мал. 1.3 Американські зварювальні апарати
Метод юстирування по тепловізіонним зображень використовується в маловідомих апаратах шведської компанії Ericsson. На рис. 1.4 представлений апарат даної фірми Ericsson FSU 15. Також за цим методом працюють кілька моделей компанії Corning.
Мал. 1.4 - Зварювальний апарат Ericson FSU 15 FI
Також, слід згадати про метод DACAS (Digital Analysis Core Alignment System) - системи зрівнювання ОВ по серцевині із застосуванням методів цифрової обробки. Цей метод згадується в характеристиках апаратів INNO . Однак опис цього методу ніде не зустрічається, навіть немає короткого пояснення його принципу. Швидше за все, це той же метод PAS тільки з застосування будь-яких додаткових програмних алгоритмів обробки зображення.
Далі ми акцентуємо нашу увагу на двох методах вирівнювання: по V-подібною канавці і за профілем показника заломлення (PAS), оскільки моделі зварювальних апаратів, представлені на російському ринку, працюють саме за ним.
Метод вирівнювання по оболонці в V-подібною канавці
За легкістю виконання даний метод на голову вище всіх інших. Він був розроблений ще в 1977 р в компанії Fujikura. Метод не вимагає безлічі крокових двигунів, здатних зміщувати ОВ вправо / вліво, вгору / вниз, не вимагає складної системи управління цими двигунами. Тому його часто називають пасивним методом вирівнювання. Зварювальні апарати, що використовують даний метод юстування, давно вже зайняли певну нішу і відмінно підходять для тих ситуацій, коли до зварного стику не пред'являють високих вимог по внесеним втрат.
Суть методу наступна. Два волокна укладаються в точно вирівняні один відносно одного V-подібні канавки і фіксуються спеціальними зажимами (рис. 1.5).
Мал. 1.5 До поясненням методу вирівнювання по V-подібною канавці
Оскільки канавки по висоті знаходяться на одному рівні, два волокна виявляються також на одному рівні. Залишається тільки їх зрушити ближче один до одного і можна починати процес сплаву. Нічого простіше, здається, придумати не можна. Однак за відомим законом життя за простоту нам доводиться платити якістю. По-перше, волокна не будуть лежати рівно, якщо в V-образну канавку потрапить, так скажемо, порошинка або частинка чогось (залишки захисного покриття волокна, гідрофобних, ворсинка і т.д.). По-друге, канавки вирівнюють волокна, однак збіг волокон по оболонці не гарантує точного збігу їх серцевин. Справа в тому, що при виробництві оптичного волокна, як і будь-якому іншому виробництві, існують допуски на нормативні значення (таблиця 1). Крім того, розбіжність серцевин відбувається внаслідок ексцентриситету і некруглої оболонки.
Таблиця 1. Параметри одномодового волокна відповідно до рекомендації G.652.D
У зв'язку з перерахованими факторами, втрати на зварному з'єднанні для стандартних одномодових волокон при такому методі вирівнювання в середньому складають 0.05 дБ. Зварювальні апарати такого класу знаходять своє застосування в тих випадках, коли до зварного стику не пред'являють високих вимог по внесеним втрат, і покупка дорогого зварювального апарату недоцільна. До таких випадків відносяться мережі операторів зв'язку невеликої довжини: мережі доступу, локальні комп'ютерні мережі, структуровані кабельні системи офісів і т.д. Апарати даної серії: Fujikura FSM-11S, Fujikura FSM-18S, ILSINTECH Swift-F1 (F2, F3), Sumitomo Type 25 і ін.
У наступній частині ми розглянемо метод PAS, що дозволяє зробити вирівнювання ОВ по серцевині. На закінчення наведено кілька цікавих фотографій.
Рис 1.6. ОВ з микротрещинами
Рис 1.7. Захисне покриття і оболонка
