Влияние параметров волокна на качество сращивания
  1. Компоненты волоконно-оптических сетей (85)
    1. Аттенюаторы, терминаторы
    2. Волоконно оптические патчкорды
    3. Оптические коннекторы
    4. Соединительные адаптеры, розетки
    5. Системы спектрального уплотнения xWDM
    6. Пассивные оптические сплиттеры, xPON
  2. Телекоммуникационное оборудование (214)
    1. Оборудование пассивных оптических сетей, xPON
    2. Оптические модули
    3. Сетевые коммутаторы, маршрутизаторы
    4. Оптические медиаконвертеры
    5. Индустриальное оборудование
      1. медиаконвертеры последовательных портов
    6. SHDSL / VDSL оборудование
    7. SDH / PDH / E1 оборудование
    8. Конвертеры WAN / TDM / Ethernet
  3. Оптические распределительные системы (45)
    1. Аксессуары к распределительным панелям
    2. Распределительные панели, оптические боксы
    3. Кабельные муфты
  4. Мультисервисная платформа FRM220 (51)
    1. Мультисервисные шасси
    2. Оптические транспондеры
    3. Спектральное уплотнение, резервирование волокна
    4. Конвертеры 10Гб
    5. Управляемые медиаконвертеры, коммутаторы
    6. Модемы, конвертеры интерфейсов
  5. Оборудование питания и POE (11)
    1. Защита от перенапряжения
    2. Источники питания и PoE инжекторы
  6. Измерение и инструменты (44)
    1. Лабораторное измерительное оборудование
    2. Сварочные аппараты и скалыватели
    3. Источники сигнала и измерители мощности
    4. Оптические мультиметры
    5. Микроскопы и локализаторы дефектов
    6. Оптические рефлектометры OTDR и комплектующие
  7. Производство оптики (11)
    1. Дополнительные аксессуары для наборов инструментов и средства очистки
    2. Полировальные машины и компоненты
  8. Оборудование Military (77)
    1. Активное оборудование тактических сетей
    2. Абонентское оборудование тактических сетей
    3. Пассивное оборудование тактических сетей
    4. Оборудование для измерений и технического обслуживания тактических сетей
    5. Кейсы, боксы, поддоны, мебель для условий тактических сетей
  9. Волокно и кабель (39)
    1. Кабели и волокна для производства шнуров и патчкордов
    2. Кабели специального назначения (гибридные, военно-полевые, др.)
    3. Кабели для сетей доступа (FTTx, PON, DROP)
    4. Кабели для ВОЛС (ККЕ, грунт, речные переходы)

Публикации и обзоры

Влияние параметров волокна на качество сращивания

15/01/2015

В общем случае, любое соединение в оптической связи можно рассматривать как муфту, которая в сравнении с металлическими проводниками, вносит существенное ослабление в сращивание. Подключение муфты между двумя волокнами показано на рис.1. Вносимое затухание может быть определено соотношением:

Влияние параметров волокна на качество сращивания

где P1 - мощность, измеренная на конце волокна,
      P2 - мощность на входе волокна.
Очевидно, что в случае соединения не проблема измерить мощность P1, но измерить P2 труднее. По этой причине на практике мощность P2 измеряется только после того, как волокно свободно, в точке x.
Необходимо принимать во внимание дополнительное затухание волокна, которое должно быть учтено, чтобы получить реальное значение затухания соединения. В случае очень маленького кусочка волокна для измерения можно пренебречь значением дополнительного затухания.
Величина потерь в соединениях, как правило, разнообразна и зависит от типа соединения, волокна и, прежде всего, от его точности и качества.

Влияние параметров волокна на качество сращивания

Рис.1. Муфта

В первом приближении на рис.2. можно увидеть, что потенциальные ошибки могут возникнуть в позиционировании двух волокон, когда они сращиваются (несовершенная плоскостность торцов, шероховатость волокна, осевое смещение и т.д.). Причины, в основном, нужно искать в малых диаметрах оптических волокон (сравнимых с человеческим волосом), меньший диаметр требует намного больше точности и совершенства в ходе сращивания.Рис.1. Муфта

Влияние параметров волокна на качество сращивания

Рис.2. Позиция двух концов волокон до сращивания

Разработка совершенной технологии для сращивания оптических волокон очень важна, поскольку оптические потери появляются в каждом соединении. Их происхождение можно объяснить различными свойствами сращиваемых волокон (внутренние эффекты) и несовершенной геометрии соединения (внешние эффекты).

Внутренние эффекты возникают за счет:

Внешние эффекты в сращивании следующие:

Внешние эффекты могут быть уменьшены с помощью хорошей технологии сращивания. Это справедливо для многомодовых волокон, наибольшие потери которых вызваны осевыми преломлениями и поперечными перемещениями. Эффекты продольного перемещения являются выраженными. Потери на отражение Френеля на границе сред стекло - воздух - стекло могут быть уменьшены с помощью подходящего материала наполнителя, показатель преломления которого схож с основным. Качество конца волокна имеет минимальное воздействие на потери, пока используются подходящие методы скалывания, шлифования и полировки торцевой поверхностью оптического волокна.
Соединения делятся на те, которые не могут быть демонтированы и те, которые могут быть демонтированы. Есть ряд методов, о которых будет сказано в следующих новостях. Выбор конкретного метода зависит от свойств, которые требуются от соединения.

Эти свойства могут быть отсортированы следующим образом:
a) Конструкторское решение

b) Параметры соединения

c) Экономические факторы включают:

Все эти факторы должны быть приняты во внимание. Будут лишь небольшие различия в зависимости от того, применяется многомодовое или одномодовое волокно.
В дальнейшем будет показана зависимость некоторых параметров в потенциально неисправных соединениях.

Разница в диаметрах ядра и волокна

Рис.1. Муфта

 Это случай, когда два волокна различного диаметра объединены и волокна аксиально идентичны. Зависимость вносимых потерь устанавливается из соотношения, приведенного выше, и наглядно иллюстрируется на рис.3. Подставляя в соотношение максимальное отклонение диаметра волокна в соответствии с рекомендацией ITU-Т, d = 2a = 50 ± 3 мкм, получаем отклонение ad = 1.05 дБ.

Влияние параметров волокна на качество сращивания

Разница в величине числовой апертуры волокнаРис.3. Зависимость затухания от диаметра и числовой апертуры оптических волокон

В этом случае ядро передающего волокна и ядро получающего волокна имеют различные числовые апертуры NA. В соответствии с рекомендацией ITU-T, для GI волокна разница должна быть NA = 2 ± 0.002.
Расчет может быть выполнен в соответствии с соотношением

Влияние параметров волокна на качество сращивания

Графическое изображение практически идентично предыдущему случаю и поэтому результат также виден из рис.3.


Поперечное смещение осей волокна

Это касается двух волокон, которые аксиально смещены. Для волокна со ступенчатым профилем показателя преломления потери могут быть выражены в соответствии с соотношением

Влияние параметров волокна на качество сращивания

а эффективности выражены в соответствии с соотношением

Влияние параметров волокна на качество сращивания

Для градиентного волокна потери могут быть выражены в соответствии с соотношением

Влияние параметров волокна на качество сращивания

Графическое представление этих зависимостей можно увидеть на рис.4.

Влияние параметров волокна на качество сращивания

Рис.4. Зависимость затухания от поперечного смещения оси волокна

Угловое смещение

Потери в связи с перекосом противоположных осей волокон (в соответствии с рис.5) могут быть выражены для волокна со ступенчатым профилем показателя преломления

Влияние параметров волокна на качество сращивания

и для градиентного волокна

Влияние параметров волокна на качество сращивания

Как видно из графиков, потерь больше в градиентном волокне.

Влияние параметров волокна на качество сращивания

Рис.5. Зависимость затухания от углового смещения и продольного перемещения оси волокна

Продольное перемещение волокон

Продольное перемещение возникает в соединительном разъеме. В частности, в случае неправильной установки разъема затухание увеличивается. Зависимость приведена на графике на рис.5. График показывает значительный разброс в значениях потерь, которые были построены на основе различных источников, полученных в результате практических измерений. Теоретических отношений для этой зависимости ещё не было найдено. На основании измерений, было получено

Влияние параметров волокна на качество сращивания

для градиентных волокон необходимо вычесть поправочный коэффициент

Влияние параметров волокна на качество сращивания

Потери в связи с отражением

Они появляются, прежде всего, в случае разъемных соединений, а также в постоянных соединениях на границе раздела волокно - воздух (клей, иммерсионная жидкость) - волокно. Эти потери вызваны отражением Френеля. Значение этих потерь, как правило, не высокие, они сильно зависят от качества поверхности торцов волокон.

Для расчета может быть использовано соотношение

Влияние параметров волокна на качество сращивания

Для рекомендованного значения nj = 1.47, результат aRS = 0.32 дБ. Графическое представление потерь на границе раздела волокно - воздух - волокно показано на рис.6.
Определения вносимых потерь затрудняет то, что в градиентном волокне различный коэффициент преломления. Можно ввести среднее значение показателя преломления

Влияние параметров волокна на качество сращивания

где параметр g, в связи с конструкцией градиентного волокна, равен 2.

Для потерь на отражение

Влияние параметров волокна на качество сращивания

При выборе параметров Влияние параметров волокна на качество сращивания  = 0.01, g = 2, n0 = 1 (воздух) результирующая абсолютная величина потерь составляет 0.01 дБ.

Влияние параметров волокна на качество сращивания

Сращивание одномодовых волоконРис.6. Зависимость потерь на отражение от показателя преломления ядра

При сращивании одномодовых волокон можно исходить из аналогии со сращиванием многомодовых волокон. Так, например, с точки зрения внутренних потерь, когда два сращиваемых волокна различного диаметра, например, около 9 и 10 мкм, мы получаем потери 0.05 дБ. Зависимость иллюстрирует график на рис.7.
Потери, связанные с угловым смещением показаны на рис.8. Функция Влияние параметров волокна на качество сращивания  приведенная на графике зависит от длины волны Влияние параметров волокна на качество сращивания  и выражается соотношением

Влияние параметров волокна на качество сращивания

Для Влияние параметров волокна на качество сращивания  = 1.3 мкм, Влияние параметров волокна на качество сращивания  = Влияние параметров волокна на качество сращивания  = 5 мкм и углового смещения a = 0.5°, потери aUJ = 0.05 дБ.

Зависимость от продольного перемещения между волокнами показана на рис.9.

Потери из-за отражения совпадают с приведенными выше потерями для многомодового волокна со ступенчатым профилем показателя преломления.

Максимальный допуск отклонения для оптических волокон был принят стандартом ITU-T.

Влияние параметров волокна на качество сращивания

Рис.7. Зависимость затухания от диаметра волокна (одномодовое волокно)

Влияние параметров волокна на качество сращивания

Рис.8. Зависимость затухания от осевых отклонений между двумя одномодовыми волокнами

Влияние параметров волокна на качество сращивания

Рис.9. Зависимость затухания от продольного перемещения одномодовых волокон

Применение линз в области связи

Во многих случаях в оптической связи имеется необходимость в использовании линз. Линзы находят применение при сращивании двух волокон различного диаметра или формы. Они также используются при передаче света в волокна. Последнее, но не менее важно, они включены в разъемы.
Использование их в разъемах помогает устранить отклонения, возникающие при сращивании двух волокон, как описано выше. Линзы незаменимы в местах сильной вибрации, например, в разъемах железнодорожных вагонов, автомобильных прицепов и т.д.
Принцип включения линзы в соединение приведен на рис.10. На рисунке четко видно направление и расширение светового пучка на входе, последующая передача (через разъем), сужение пучка и его связь с волокном на выходе. В физическом смысле линзы заменены шарами с соответствующими фокусными расстояниями.

Фокусное расстояние определяется соотношением

Рис.10. Принцип позиционирования линзы в сращивании

Фокусное расстояние определяется соотношениемФокусное расстояние определяется соотношением

где R - радиус линзы (мм),
       nL - показатель преломления сферической линзы.
Для эффективности связи

Фокусное расстояние определяется соотношением

Примеры влияния на потери из-за линз, используемых в сращивании, приведены в следующих двух рисунках.

Рис.11 показывает зависимость затухания от поперечного смещения при соединении двух волокон с применением линзы и без неё. Явное снижение затухания очевидно.

Рис.12 показывает аналогичную зависимость для углового смещения, а на

рис.13 для продольного перемещения.

Фокусное расстояние определяется соотношением

Рис.11. Зависимость затухания от поперечного смещения оси волокна

Фокусное расстояние определяется соотношением

Рис.12. Зависимость затухания от углового смещения

Рис.13. Зависимость затухания от продольного перемещения

Рис.13. Зависимость затухания от продольного перемещения

Проблема одномодовых соединений с линзами решается аналогично приведенным выше примерам сращивания многомодовых волокон.Рис.13. Зависимость затухания от продольного перемещения

Во всех методах сращивания, покрытие должно быть снято с ядра. Длина очищенной части отличается в отдельных методах. Системы снятия покрытия отличаются от одного производителя к другому. Вторичное покрытие удаляется механически, а первичный слой, в основном, удаляется механически и химически. Удаление первичного покрытия должно быть совершенным, в противном случае нет возможности сделать хороший скол, который является одним из условий хорошего соединения, концы волокна скалываются в специальном кондукторе – скалывателе. Необходимо, чтобы поверхность разрушения образовывала с осью волокна угол более 89°. В этой операции используется инструмент с очень тонкой передней кромкой, чтобы в точке скола образовалась небольшая трещина. Осевой разрыв будет выходить острым и полностью перпендикулярным. Если в этой операции удастся избежать напряжения при кручении в волокне, перпендикулярность лучше, чем 89.5°.
Хороший режущий инструмент должен соответствовать следующим требованиям:

Один из самых простых инструментов для скалывания волокна - клещи. Поверхности, образующаяся при расщеплении, должна быть гладкой, как зеркало, неповрежденной и без заусенцев. Скол проверяется под микроскопом, и если на поверхности видны какие-либо дефекты (см. рис.14), этот процесс должен быть повторен. Для хорошего скола волокна, используются специальные механические скалыватели. Качество соединения зависит от качества скола.
Волокно, подготовленное таким образом, готово к сращиванию (сплавлению).
Для соединения торцы шлифуются и полируются. Используются очень чистая и высокоэффективная шлифовка и полировочные агенты. Использование подходящих инструментов для шлифовки и полировки позволяет получить требуемую форму и очень хорошую поверхность. Весь процесс делится на следующие этапы:

Отполированная поверхность имеет ряд специфических особенностей. Небольшой слой состава, отличающегося от основного материал, так называемый Бейлби слой, можно найти на отполированной поверхности. Этот слой закрывает царапины на поверхности торца волокна так, что они не могут быть восприняты и положительно влияют на величину потерь от отражения Френеля.

Рис.13. Зависимость затухания от продольного перемещения

Рис.14. Потенциальные дефекты в сколе волокна



Обратите внимание

Все акционные предложения

наверх