Сварка оптического волокна

Сва́рка опти́ческого волокна́ — процесс соединения оптических волокон (жил оптического кабеля) с помощью высокотемпературной термической обработки. В настоящее время выполняется в автоматическом режиме специальными сварочными аппаратами.

Сварочные аппараты

Сварка оптического волокна производится с использованием специальных сварочных аппаратов, которые позволяют провести весь комплекс сварочных работ от совмещения свариваемых концов до защиты соединения.

Современные сварочные аппараты являются промышленными роботами, снабженными автоматической системой управления. Управляет аппаратом человек (оператор). Размер современного сварочного аппарата примерно 150*150*150 мм, без выступающих частей.

Аппарат состоит из следующих узлов или блоков:

· Блока питания.

· Электронного блока. Сюда входят: материнская плата, преобразователь питающего напряжения, блок дуги итд.

· Механической части. Сюда входят: электроприводы, каретки, V-канавки, оптическая система, печь для термоусадки итд.

Полное название сварочного аппарата звучит так: сварочный аппарат для автоматической сварки оптических волокон. После этого обычно называют фирму-производителя и модель. Например, сварочный аппарат для автоматической сварки оптических волокон Sumitomo Type-39. Или сокращенно: сварочный аппарат Sumitomo Type-39.

Все аппараты имеют собственное программное обеспечение, уникальное для каждой модели. Интерфейс пользователя состоит из клавиатуры, меню и монитора. Меню всегда имеет два раздела, открытый — для пользователя и секретный — для сервиса. Секретный раздел меню закрыт паролем или комбинацией клавиш, он используется во время настройки сварочного аппарата.

Современные сварочные аппараты подразделяются на три группы:

· Сварочные аппараты с выравниванием по сердцевине.

· Сварочные аппараты с зафиксированными V-канавками.

· Сварочные аппараты для ленточного оптического волокна.

Процесс сварки

Разделка оптического кабеля. Обычно включает в себя снятие внешней изоляции кабеля, затем снятие изоляции отдельных модулей. В каждом модуле, как правило, находится 6-8 волокон.

Очистка волокон от гидрофобного материала - чаще всего используется бесцветный, либо слегка окрашеный гель.

На волокна одного из кабелей надеваются специальные гильзы — КДЗС (комплект для защиты соединений), состоящие из двух термоусадочных трубок и силового стержня.

С концов волокон (2—3 см) снимается цветной лак и защитный слой, волокна протираются спиртом.

Зачищенное волокно скалывается специальным прецизионным скалывателем. Плоскость скола волокон должна быть перпендикулярна оси волокна. Допустимое отклонение — до 1,5° на каждый скол.

Волокна, предназначенные для сварки, укладываются в зажимы сварочного аппарата (V-образные канавки).

Под микроскопом с помощью манипуляторов происходит их совмещение (юстировка). В современных сварочных аппаратах юстировка происходит автоматически. Электрическая дуга разогревает до установленной температуры концы волокон с микрозазором между ними, торцы волокон совмещаются микродоводкой держателя одного из волокон.

Аппарат осуществляет проверку прочности соединения посредством механической деформации и оценивает затухание, вносимое стыком.

КДЗС сдвигается оператором на место сварки и этот участок помещается в тепловую камеру, где происходит термоусадка КДЗС.

Сваренные волокна укладываются в сплайс-пластину, кассету оптической муфты или кросса.

Шасси медиаконвертеров

Медиаконвертер

Методы производства работ

Монтажные работы в ОсОО «Акнет» производятся следующим образом: сперва проходит диагностика неполадки, обговариваются возможные варианты, так же на компьютерах в центре управления сетями отображается информация, которая сопутствует неполадке, например, оптический сигнал не проходит до абонента или свитч Cisco на квартальном узле не отвечает на запросы сервера, в зависимости от информации в центре управления сетями принимается решение, на место выезжает ремонтная бригада, производит необходимые действия, в числе которых могут быть: перезагрузка свитча, переобжим патчкорда, замена платы медиаконвертера, перепайка плохой сварки в муфте, перетягивание кабеля.

Материалы для работы

Стеклянные оптические волокна делаются из кварцевого стекла, но для дальнего инфракрасного диапазона могут использоваться другие материалы, такие как фторцирконат, фторалюминат и халькогенидные стекла. Как и другие стекла, эти имеют показатель преломления около 1,5.

В настоящее время развивается применение пластиковых оптических волокон. Сердечник в таком волокне изготовляют из полиметилметакрилата (PMMA), а оболочку из фторированных PMMA (фторполимеров).

Конструкция

Оптическое волокно, как правило, имеет круглое сечение и состоит из двух частей — сердцевины и оболочки. Для обеспечения полного внутреннего отражения абсолютный показатель преломления сердцевины несколько выше показателя преломления оболочки. Например, если показатель преломления оболочки равен 1,474, то показатель преломления сердцевины — 1,479. Луч света, направленный в сердцевину, будет распространяться по ней. Возможны и более сложные конструкции: в качестве сердцевины и оболочки могут применяться двумерные фотонные кристаллы, вместо ступенчатого изменения показателя преломления часто используются волокна с градиентным профилем показателя преломления, форма сердцевины может отличаться от цилиндрической. Такие конструкции обеспечивают волокнам специальные свойства: удержание поляризации распространяющегося света, снижение потерь, изменение дисперсии волокна и др.

Оптические волокна, используемые в телекоммуникациях, как правило, имеют диаметр 125±1 микрон. Диаметр сердцевины может отличаться в зависимости от типа волокна и национальных стандартов.

Классификация

Оптические волокна могут быть одномодовыми и многомодовыми. Диаметр сердцевины одномодовых волокон составляет от 7 до 10 микрон. Благодаря малому диаметру достигается передача по волокну лишь одной моды электромагнитного излучения, за счёт чего исключается влияние дисперсионных искажений. В настоящее время практически все производимые волокна являются одномодовыми.[1]

Существует три основных типа одномодовых волокон:

Одномодовое ступенчатое волокно с несмещённой дисперсией (стандартное) (англ. SMF — Step Index Single Mode Fiber), определяется рекомендацией ITU-T G.652 и применяется в большинстве оптических систем связи.

Одномодовое волокно со смещённой дисперсией (англ. DSF — Dispersion Shifted Single Mode Fiber), определяется рекомендацией ITU-T G.653. В волокнах DSF с помощью примесей область нулевой дисперсии смещена в третье окно прозрачности, в котором наблюдается минимальное затухание.

Одномодовое волокно с ненулевой смещённой дисперсией (англ. NZDSF — Non-Zero Dispersion Shifted Single Mode Fiber), определяется рекомендацией ITU-T G.655.

Многомодовые волокна отличаются от одномодовых диаметром сердцевины, который составляет 50 микрон в европейском стандарте и 62,5 микрон в североамериканском и японском стандартах. Из-за большого диаметра сердцевины по многомодовому волокну распространяется несколько мод излучения — каждая под своим углом, из-за чего импульс света испытывает дисперсионные искажения и из прямоугольного превращается в колоколоподобный.

Многомодовые волокна подразделяются на ступенчатые и градиентные. В ступенчатых волокнах показатель преломления от оболочки к сердцевине изменяется скачкообразно. В градиентных волокнах это изменение происходит иначе — показатель преломления сердцевины плавно возрастает от края к центру. Это приводит к явлению рефракции в сердцевине, благодаря чему снижается влияние дисперсии на искажение оптического импульса. Профиль показателя преломления градиентного волокна может быть параболическим, треугольным, ломаным и т. д. Полимерные (пластиковые) волокна производят диаметром 50, 62.5, 120 и 980 микрометров и оболочкой диаметром 490 и 1000 мкм.

Монтаж ВОЛП

Укладка кабеля

Оптический кабель для линий связи может быть уложен следующим образом:

· В кабельную канализацию или кабельный коллектор;

· Непосредственно в грунт — в предварительно подготовленную траншею или с использованием кабелеукладчика;

· Подвес кабеля — воздушная линия связи.

Для каждого случая изготавливаются специальные кабели, отличающиеся типом оболочки, брони, допустимым растягивающим усилием и другими параметрами.

Монтаж муфт и кроссов

Для сращивания оптических кабелей применяются оптические муфты, представляющие собой пластиковые контейнеры, внутри которых расположена сплайс-пластина, удерживающая оптические волокна.

Оптический кросс представляет собой устройство, посредством которого осуществляется соединение оптических волокон кабеля со стандартными разъёмами. Кросс выполняется в виде металлической (как правило) коробки, на внешней панели которой находятся оптические разъёмы, а внутри — сплайс-пластина. Соединение разъёмов кросса с волокнами кабеля осуществляется с помощью пигтейлов — коротких кусков оптического волокна с разъёмами. Разъём пигтейла с внутренней стороны кросса соединяется с внешним разъёмом кросса, а другой конец приваривается к волокну оптического кабеля.

Оптические кроссы могут изготавливаться для монтажа в стандартную 19-дюймовую стойку, монтажа на стену и в других исполнениях. Кроссы могут иметь возможность открываться без демонтажа или не иметь таковой.

Сварка оптических волокон осуществляется в полуавтоматическом режиме специальными сварочными аппаратами.

8.
Устройство и схема сети

АТС

Квартальный узел

Домашний узел

Оптический кросс

Устройство линии связи: от АТС по оптоволокну сигнал идет до квартального узла(КВУ), проходит через оптический кросс, разваривается по жилам и по оптическому патчкорду поступает на шасси медиаконвертеров, подключается к плате, из той же платы выходит уже преобразованный, электрический сигнал по кабелю типа «витая пара» UTP cat.5e до свитча Cisco, который запрограммирован раздавать интернетв нужных объемах нужным пользователям, далее сигнал снова преобразуется в световой импульс и идет до домашнего узла. Домашний узел состоит так же из свитча Cisco, медиаконвертера и абонентского кросса. Сигнал приходит по волоконно-оптическому кабелю, поступает в абонентский кросс, сваривается с оптическим патчкордом, по которому сигнал следует далее до медиаконвертера, где преобразуется в электрический, передается по витой паре до свитча, свитч распределяет должным образом данные и от свича по витой паре сигнал идет непосредственно до абонента. Примечание. Расположение абонента не может быть далее 100 м от домашнего узла, т.к. сигнал по витой паре длиннее 100м приобретает слишком большое затухание и становится более чувствительным к помехам.