НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ’’ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА’’

Інститут телекомунікацій, радіоелектроніки та електронної техніки

Кафедра телекомунікацій

Лабораторна робота “ Роз’ємні та не роз’ємні з’єднння оптичних волокон”

Виконав:

студент групи ТК-32

Мрак В. Б.

Перевірив: старший викладач

Ратич А.Т.

Львів-2017

З'єднання оптичних волокон

Оптичні з’єднувачі поділяються на роз’ємні та нероз’ємні. Роз’ємні пристрої призначені для швидкого та надійного багатократного з’єднання та роз’єднання різних компонентів волоконно-оптичних ліній.

Конструкція роз’ємного з’єднувача містить три елементи – два штекера (армовані ВС з накидними гайками) та перехідну розетку (рис3.6).

 

1 – наконечник ВС; 2 – накидна гайка; 3 – втулка; 4 – розетка; 5 – ВС

Рис. 3.6 Роз’ємний з’єднувач

До роз’ємних з’єднувачів (РЗ) ставляться такі вимоги: малі втрати що вносяться, стійкість до зовнішніх впливів, висока надійність, простота конструкції, незначне погіршення характеристик після багаторазових з’єднань.

Головним елементом роз’ємного з’єднувача є наконечник 1, що являє оптичне волокно, армоване надтвердим металом. Торець наконечника має отвір в якому вмонтовується кварцеве віконце, до якого безпосередньо підходить ВС. Зовнішній діаметр наконечника дорівнює 2,5 мм. До точності виготовлення наконечника виставляються жорсткі вимоги, щоб зменшити люфт волокна.

                При з’єднанні ВС виникають додаткові втрати, що поділяються на зовнішні та внутрішні. Зовнішні викликані недовершеністтю конструкції роз’ємного з’єднувача, внаслідок чого виникають порушення взаємного розташування торців ВС (рис3.7)

Рис. 3.7 – Джерела зовнішніх втрат: а) радіальне зміщення ; б) осьове зміщення ; в) френелівські втрати ; г) кутове зміщення

Внаслідок радіального зміщення (рис.3.7 а) торці серцевин ВС перекриваються не повністю, частина випромінювання з одного ВС не надходить до другого. Внаслідок осьового зміщення виникає деяке загасання світла у зазорі та френелівські втрати (рис 3.7 в). Френелівські втрати виникають внаслідок відбиття світла від межі розподілу n₁/n₀ та n₀/n₁.При кутовому (рис 3.7г) зміщенні випромінювання з одного ВС не потрапляє у другий ВС.

Зовнішні втрати викликаються також неякісною обробкою торців ВС (пошерхлість та забруднення, неякісний злам торців ВС).

Внутрішні втрати виникають внаслідок варіації діаметрів серцевин ВС, їх еліптичності, зміщення вісі серцевини відносно вісі оболонки, а також відхилення коефіцієнтів заломлення від номіналів, що викликає різницю між апертурними кутами ОВ, що з’єднуються. Загальні втрати енергії у РЗ не перевищують 1-2 дБ. Зовнішній вигляд РЗ наведено на рис.3.8.

                Рис. 3.8 Зовнішній вигляд оптичних з’єднувачів: а, б)штекерні частини різних стандартів, в) розетка.

 

Для з’єднання оптоелекронних блоків застосовуються оптичні шнури. Оптичний шнур – це одноволоконний кабель довжиною до 5 м., має на кінцях з’єднувачі, призначений для з’єднання різних активних мережних або лінійних пристроїв (рис.3.9).

Рис.3.9 – Приклади одноволоконних оптичних шнурів з різними з’єднувачами.

Нероз’ємні з’єднання ВС виконуються зварними. Перед зварюванням ВС повинні бути точно відцентровані, зварювання здійснюється дуговим електричним розрядом. На якість з’єднання впливає відхилення конструктивних параметрів ОК від номіналів (рис.3.10). В усіх випадках ці відхилення викликають осьове зміщення серцевин ВС.

 

               

Рис.3.10  Вплив геометрії волокна на якість зварювання: а) відхилення діаметрів оболонок ВС; б) неконцентричність серцевини та оболонки; в) некруглість оболонки

При зварюванні ОВ центруються з використанням V-подібних пазів  або автоматично. При автоматичному центруванні втрати знаходяться у межах 0,05 – 0,1 дБ як для одномодових, так і для багатомодових ОВ. Останнім часом для з’єднування ОВ застосовується їх склеювання з використанням тих самих технологій центрування, що і при зварюванні.

 

Найбільш відповідальним моментом у технології монтажу ОК є процес з'єднання ОВ. Якість з'єднання ОВ визначається внесеним загасанням – втратами потужності оп­тичного випромінювання. У місці з'єднання ОВ загасання може бути досить значним і дося­гати значення коефіцієнта загасання самих волокон, тому при виконанні монтажних робіт необхідно чітко дотримуватись технології з'єднання ОВ та встановлених норм на парамет­ри з'єднання.

У технології монтажу ОК застосовуються такі типи з'єднань оптичних волокон:

- нероз'ємні з'єднання – виконуються методом зварювання ОВ у полі електричного розряду за допомогою спеціальних зварювальних апаратів. Застосовуються під час монта­жу з'єднуваних муфт та кінцевих ввіднокабельних пристроїв на ОК;

- роз'ємні з'єднання:

а) за допомогою механічних з'єднувачів – при виконанні термінових монтажних робіт на ВОЛП та в легкодоступних (у процесі експлуатації) місцях з'єднання ОВ;

б) за допомогою роз'ємних з'єднувачів – при виконанні комутаційно-кросових перемикань та підімкнення ОВ до апаратури ВОСП і вимірювальних приладів.

При будівництві волоконно-оптичних ліній зв'язку на мережі зв'язку загального користування України під час монтажу з'єднувальних муфт та кінцевих пристроїв на ОК застосовується з'єднання оптичних волокон методом зварювання.

Втрати у місці зварювання ОВ залежать від параметрів волокон, що з'єднують­ся. За ступенем важливості, фактори, що впливають на загасання у зварних з'єднаннях поділяються в такій послідовності:

- радіус власної кривизни ОВ;

- ексцентриситет серцевини-оболонки ОВ;

- неузгодженість розмірів серцевин (модових полів) ОВ;

- поперечне зміщення осей ОВ, що з'єднуються;

- утворення бульбашки газу в місці зварювання;

- перпендикулярність сколу торців ОВ, що з'єднуються.

Зварювання ОВ у полі електричного розряду виконується в два етапи:

- підготовка ОВ до зварювання:

а) з кінців ОВ знімається захисне покриття механічним способом;

б) оголене ОВ протирається етиловим спиртом від залишків покриття;

в) за допомогою механічних чи електронних пристроїв для сколювання волокон робиться скол ОВ під кутом 90°.

- зварювання ОВ:

а) установлення ОВ у спеціальні затискачі юстирувального пристрою зварювального апарата;

б) юстирування торців ОВ у двох площинах та контроль якості сколу;

в) попереднє оплавлення торців ОВ з метою ліквідації мікронерівностей, що виникають на торцевих поверхнях під час сколювання ОВ;

г) безпосереднє зварювання ОВ;

д) контроль якості місця зварювання ОВ оператором візуально та за результатами тес­тування автоматичного зварювального апарата;

е) місце зварного з'єднання ОВ захищається методом термоусаджування над місцем з'єднання комплектом деталей для захисту місця зварного з'єднання

1 – термоусаджувальна трубка

2 – севіленова трубка

3 – армуючий елемент (сталевий дріт)

А, мм	Б, мм	В, мм
1,2	56	59
1,2	40	42
1,2	18	21

Для автоматизації процесу зварювання ОВ і забезпечення незалежності якості з'єднання від кваліфікації працівників застосовуються автоматичні зварювальні апарати. У таких зварювальних апаратах використовуються системи автоматичного юстирування ОВ, системою контролю якості юстирування та електронним блоком управління, що дає мож­ливість одержувати загасання на зварних з'єднаннях ОВ, як правило, не більш ніж 0,05 дБ.

У Додатку 2 наведено технічні характеристики зварювальних пристроїв, які застосовуються для зварювання ОВ.

З'єднання ОВ за допомогою механічних з'єднувачів вимагає виконання якісно­го сколу ОВ у процесі їх підготовки до з'єднання. Юстирування та з'єднання ОВ викону­ються у спеціальній напрямній системі з наступною їх фіксацією за місцем. У механічних з'єднувачах для узгодження в місці стику волокон використовується імерсійна рідина.

Механічні з'єднувачі можуть бути активними, в яких є можливість вирівнювати та оптимізувати положення волокон за мінімумом внесених втрат, і пасивними.

Номінальне значення втрат на з'єднаннях у механічних з'єднувачах для одномодових ОВ без активного регулювання становить не більш ніж 0,2 дБ, а з настроюван­ням – 0,05 дБ. Втрати на відбиття не перевищують 50 дБ.

Типи механічних з'єднувачів та їх характеристики наведені в Додатку З.

Під час монтажу муфт оптичні волокна ОК з'єднуються колір в колір (перше з першим, друге з другим і так далі). Порядок відліку модульних елементів конструкції ОК та ОВ у них (за кодовим забарвленням) повинен чітко дотримуватись у всіх точках монтажу ОК на ВОЛЗ та фіксуватися у проектній і виконавчій документації.

Найбільш поширені типи оптичних роз'ємних з'єднувачів для ОВ та адаптерів.

За наявності в конструкції ОК мідних жил їх зрощування виконується за допомогою механічних з'єднувачів або методом скручування з пропаюванням припоєм ПОССу-40-2.