Способы соединения оптоволоконных кабелей

Как соединить оптоволоконный кабель своими руками: так можно?

Привет, всем! Сегодня ко мне на почту пришло очень интересное письмо. В нем был только один вопрос: «Как соединить оптоволоконный кабель в домашних условиях своими руками?». Я немного даже опешил от такого вопроса. Дело в том, что подобные вопросы приходят достаточно часто, поэтому я решил написать короткий разбор этого вопроса. Но сначала нужно немного углубиться в теорию передачи данных по оптическому кабелю.

Как передается информация

Общую статью про оптоволокно мы можете прочитать ЗДЕСЬ.

Оптоволокно состоит из центральной жилы и двух оболочек, но нас интересует именно первая оболочка. Первую обычно делают из стекла. Передача данных происходит путем световых пучков. Но встает проблема того, что свет, как и любая другая волна начнет затухать.

Поэтому первая верхняя оболочка должна полностью отражать свет. Использовать зеркала или металлическое напыление дорого, поэтому в свое время был придуман другой способ. Для этого используется отражающий слой с другой плотностью и структурой. Поэтому свет, отражается от данной поверхности и летит дальше.

По сравнению с витой парой – оптоволокно имеет огромное количество преимуществ:

• Передача данных на дальние расстояния;
• Увеличения скорости передачи данных до нескольких Гбит в секунду;
• Защита от внешних факторов: перепада температур, влаги и т.д.
• Свет не подвержен электромагнитному воздействию, в отличие от передачи данных по витой паре.

Подобные кабеля используют для подключения целых домов, а также для прокладывания сетей в крупных городах на большое расстояние. Так как при этом не нужно постоянно устанавливать повторители на расстояние затухания сигнала.

Соединение оптоволокна

И тут сразу же встает вопрос – как соединить оптоволокно. Конечно, соединить его можно и для этого используют несколько способов. Первый с помощью специальных небольших «Пигтейлов» (Pigtail). Для этого берут два конца провода и засовывают внутрь. Внутри уже есть небольшой кусок подобного стекла. Далее идёт сварка с помощью специального оборудования.

Второй способ — это обычная сварка. Для этого случая нужен профессионал, который специализируется на сварке «оптики». Несмотря на очень высокоточную сварочную машину, задача специалиста: точно направить два проводка так, чтобы центральная жила и внешняя отражающая оплетка сварились точно вместе. Нужно понизить шанс потерь сигнала на этом участке.

Если сварка будет не точной или что-то пойдет не так, то на этом участке будет потери сигнала, помехи, скорость будет ниже, а дальность передачи данных будет меньше. При попадании в стекло примесей можно свести на нет хоть какую-то передачу информации, а свет будет почти 100 % тухнуть именно в этом месте.

Теперь надеюсь вы понимаете, что самостоятельно объединить два оптоволоконных кабелей в домашних условиях – невозможно. Потому что даже с высокоточным аппаратом иногда сварка даёт сбои и приходится переделывать.

В качестве дополнительного материала советую прочитать мою статью по «оптике» тут. Там простым языком написано про технологию передачи информации с помощью оптической линии. Также советую прочитать про витую пару, чтобы примерно понимать в чем они различаются.

Источник

Работа с оптоволокном: не так страшно, как кажется

В прошлом году мы проводили ряд семинаров, посвященных системам передачи информации по оптоволоконному кабелю. Общаясь со слушателями, часто сталкивались с ситуацией, когда люди готовы применять данные системы: у них есть проекты, преимущества решения превалируют над стоимостью — ставь и сдавай проект, получай деньги и уверенность в том, что у заказчика не будет претензий к качеству выполненных работ. Но тот факт, что у специалистов нет никакого опыта работы с подобным оборудованием, их останавливал. Все неоднократно слышали о сложностях, о необходимости высокой квалификации специалистов. Многие считают, что сварка оптоволокна и монтаж оборудования с использованием оптоволоконного кабеля — рискованный процесс, требующий дорогих материалов и высокооплачиваемых сотрудников, что это не для них.

С.А. Карачунский
Руководитель отдела маркетинга компании «В1 электроникс»

На самом деле, работа с оптоволокном хоть и требует определенного опыта и навыков, но их наработать — не такая сложная задача. Тем более что сейчас рынок предлагает большое количество инструментов и оборудования для разделки и монтажа кабеля. Этому вопросу и посвящена данная статья.

Вводная информация

Одно из главных требований при работе с оптоволоконными кабелями — внимательное отношение ко всем этапам процесса монтажа кабельной системы: укладке, разделке, соединению и оконцовке. Ошибка дорогого стоит — это затраты на поиск места повреждения и замена участка кабеля. Замена поврежденного участка не только увеличивает трудозатраты, но и снижает качество всей системы: каждый соединительный элемент, каждая спайка вносит свои искажения в передаваемый сигнал, уменьшает расстояние передачи сигнала, требует увеличения оптического бюджета системы. Для специалистов, которые только начинают свою работу по монтажу оптоволокна, рекомендуется приобрести готовый комплект основных инструментов и материалов, необходимых для проведения работ: тара, дозаторы, распределители, расходные материалы и защитные средства. Спустя некоторое время, когда вы получите начальные навыки работы с оптоволоконным кабелем и сформируете предпочтения в разнообразии используемых инструментов и материалов, вы сможете комбинировать набор «под себя».

Разделка волоконно-оптического кабеля

Волоконно-оптический кабель представляет собой несколько оптических волокон, которые вместе с армирующими нитями заключены в защитную полимерную оболочку. Для защиты от агрессивных внешних воздействий кабель помещают в броневую защиту из гофрированной алюминиевой или стальной защитной ленты либо из стальной проволоки. Из-за того, что оптическое волокно в достаточной степени чувствительно к осевым и радиальным деформациям, для его разрезания непригодны недорогие кабелерезы, которые используются для работы с медными кабелями. Рекомендуется использовать инструмент, лезвия которого рассчитаны на резку стали.

Начальный этап разделки волоконно-оптических кабелей — удаление верхнего слоя защитных и броневых покровов, выполняется теми же инструментами, что и разделка обычных кабелей. Полимерная изоляция и фольга вскрываются резаками, а стальная проволока выкусывается бокорезами. Рекомендуется применять кабельные ножи: они позволяют снимать полимерное покрытия с кабеля диаметром от 4 до 35 мм, и при этом кабельный нож имеет специальную насадку, ограничивающую глубину разреза оболочки, что исключает повреждение оптоволоконных жил.

Но в дальнейшей работе без специальных инструментов все равно не обойтись:

• ножницы или кусачки с керамическими лезвиями — используются для удаления армирующих нитей из кевлара. Обычные ножницы эти тонкие, гибкие и прочные волокна не режут, а выдавливают или гнут;
• стрипперы — предназначены для снятия буферного слоя. Их применение снижает риск повреждения оптического волокна: в первую очередь из-за того, что его рабочие поверхности имеют фиксированную настройку;
• скалыватель оптических волокон — применяется для отсекания лишнего отрезка волокна под углом 90 град. Скалыватели бывают ручные и автоматические. При подготовке оптоволокна для последующей сварки или соединения волокон при помощи сплайса рекомендуется использовать автоматические скалыватели, которые позволяют получить чистый и ровный скол без дефектов под углом 90±0,5 град. Например, скол с углом более 2 град. может привести к увеличению потерь в соединении до 1 дБ, что при оптическом общем бюджете системы в 15-25 дБ — зачастую непозволительная роскошь;
• микроскопы позволяют диагностировать разъемы оптических волокон на качество полировки жилы, наличие трещин, царапин;
• кримперы предназначены для обжимки наконечников, разъемов и контактов.

Способы соединения волоконно-оптического кабеля

Широко применяются три способа монтажа оптоволокна:

• сварка оптических волокон;
• соединение при помощи механических разъемов;
• соединение при помощи сплайса.

Сварка оптических волокон

Осуществляется с помощью специальных сварочных аппаратов и обычно выполняется в три этапа:

• подготовка и зачистка кабеля, получение качественного торца;
• сваривание сварочным аппаратом;
• тестирование и оценка качества соединения. Сварочный аппарат осуществляет соединение оптоволокна с хорошими параметрами места соединения просто и быстро. Современные сварочные аппараты позволяют снизить потери в месте соединения до 0,04 дБ и менее. Аппарат автоматически выполняет все необходимые операции: юстирует оптоволокна, расплавляет концы оптоволокон, сваривает их. Наиболее функциональные (но и, к сожалению, более дорогие) модели также проверяют качество соединения. После чего место сварки защищают, обычно при помощи термоусаживающей трубки.

Соединение при помощи механических разъемов

Сварка оптического волокна также используется при оконцовке волокна коннекторами. Для этих целей используются готовые волоконно-оптические перемычки -пигтейлы (англ. pigtail — гибкий проводник). Пигтейл обычно изготавливается в заводских условиях, он представляет собой отрезок оптоволоконного кабеля, который имеет с одной стороны оптический коннектор. Волокно оптического кабеля сваривается с волокном пигтейла, а уже при помощи коннектора его подключают к оборудованию.

Соединение при помощи сплайса

Сплайс — устройство для сращивания волоконно-оптического кабеля без применения сварки. В сплайс через специальные направляющие навстречу друг другу вводятся подготовленные концы оптических волокон и фиксируются в нем. Для уменьшения вносимых потерь стык между волокнами помещают в специальный (иммерсионный) гель, который зачастую находится внутри сплайса.

Технология соединения при помощи сплайса включает в себя несколько этапов:

• разделка волоконно-оптического кабеля;
• обработка торцов;
• выполнение соединения;
• тестирование и оценка качества соединения;
• нанесение защитных покрытий, восстановление защитной оболочки и брони.

Применение сплайсов облегчает процесс сращивания оптоволокна, но работа с ними требует практических навыков. Вносимые потери при этом методе соединения волокон меньше, чем при использовании пары волоконно-оптических вилок и адаптера, но все же могут составлять 0,1 дБ и выше. Согласно требованиям стандартов на СКС IS0 11801, TIA EIA 568B вносимые потери в сплайсе не должны превышать 0,3 дБ. Для этого в ходе монтажа проводится корректировка положения волокон относительно друг друга, в процессе работ также необходимо проводить постоянный замер потерь на месте соединения.

Кроме того, следует принимать во внимание тот факт, что со временем потери в месте соединения при помощи сплайса могут увеличиться из-за смещения волокон в пространстве или высыхания иммерсионного геля.

Выводы

Материал, который здесь представлен, кому-то может показаться неполным, кому-то поверхностным. Я и не ставил себе задачу изложить всю информацию об инструментах и оборудовании, применяющихся при работе с оптоволокном — да и не уверен, что для этого хватит всего журнала: информации много, она разнообразна.

Но, для того чтобы приступить к работе, вполне достаточно начальных знаний и навыков. Читайте, спрашивайте, приходите на семинары и тренинги — поставщики оборудования должны быть сами заинтересованы в повышении вашей грамотности. Не боги горшки обжигали — и у нас все получится.

Источник

Способы соединения оптических волокон

В этой статье мы детально остановимся на разных способах сращивания оптических волокон, если Вы нуждаетесь в сварке оптоволокна или ищете нужное для этого оборудование, обращайтесь к специалистам компании OPTOKON по телефону +38(050) 385 32 99 или присылайте свои запросы на почту info@optokon.ua

При прокладке волоконно-оптического кабеля постоянно возникает необходимость соединения его отдельных сегментов в единую линию. Процедура сращивания оптических волокон, при выполнении практически любых строительно-монтажных работ, связанных с ВОЛС – фактически неизбежна. На сегодняшний день наибольшее распространение получили несколько способов – соединение с помощью механических соединителей, сваривание оптических волокон, а также оконечивание волокна с использованием коннекторов и соединение волокон непосредственно на оптическом кроссе. Также оконеченное волокно используется при подключении к активному оборудованию с использованием тех или иных коннекторов.

Cоединение с помощью механических соединителей

Этот способ не получил широкого применения, так как со временем гель, содержащийся в механических соединителях высыхает и параметры стыка оптических волокон значительно ухудшаются. Механические соединители (или как их еще называют механические сплайсы) обеспечивают значительно худшие характеристики, чем сварка, но монтаж их намного проще и для него требуется достаточно простые приспособление для фиксации оптоволокна и сплайса во время монтажа (монтажный столик). В связи с тем, что механические сплайсы могут иметь самую различную конструкцию (в зависимости от производителя), монтажный столик нужно приобретать у их производителя со всем необходимым инструментом. Нужно отметить, что некоторые производители не считают необходимым применение каких-либо приспособлений при монтаже их сплайсов, так как фиксация волокна в механическом соединителе происходит без использования какого-либо специализированного инструмента. После сращивания волокон, для их дополнительной защиты и фиксации механические соединители помещаются в специальные лотки, муфты или коробки, в которых предусмотрено посадочное место для установки механических соединителей или термоусадочных трубок. Справедливости ради стоит заметить, что данный тип соединения оптических волокон широко используется как временное соединение, на пример при выполнении ремонтно-восстановительных работ на ВОЛС. Поскольку некоторые механические соединители (в зависимости от производителя) могут применяться многократно, то с их помощью выполняется подключение ремонтных кабельных вставок для быстрой организации обходов поврежденных участков.

Cваривание оптических волокон

Cпособ, основанный на применении специализированных сварочных аппаратов для сваривания оптического волокна, получил наибольшее распространение. Этот этап (соединения оптических волокон) входит в общий процесс прокладки и монтажа волоконно-оптических линий связи и является самым ответственным и требует от персонала достаточно высокого уровня квалификации. Сварка оптических волокон осуществляется с помощью специальных сварочных аппаратов, которые проводят весь комплекс работ от сплавления волокна до защиты места соединения оптических волокон специальными термоусаживающимися гильзами.

Технологически, весь процесс сварки оптических волокон, можно разделить на три основных этапа:

• подготовка и зачистка кабеля, получение «качественного» торца волокна;
• непосредственно само сваривание волокон специальным сварочным аппаратом;
• оценка результата.

Если параметры полученного соединения не соответствует требованиям – то в этом случае оно ломается, и процесс сваривания осуществляется заново.
Более подробно о процессе сварки оптических волокон и самих сварочных аппаратах можно прочитать на нашем сайте, или статье «Краткий обзор сварочных аппаратов компаний INNO Instrument и Vytran», опубликованной в журнале IT-Partner №4 (4) 2010.

Практически одновременно с методом сварки был разработан метод клеевого соединения оптических волокон.

Технологически процесс клеевого соединения волокон можно разделить на следующие этапы.

1. Зачистка оптического волокна с помощью специализированного инструмента – «стриппера буферного слоя», который позволяет снимать защитный слой с оптических волокон диаметром 250 и 900 мкм, не повреждая непосредственно само волокно .

2. С использованием безворсовых салфеток, смоченных в изопропиловом спирте необходимо удалить остатки защитного слоя и загрязнений.

3. При помощи шприца или специального дозатора, в корпус оптического разъема вводят необходимое количество эпоксидного клея, находящегося в жидком состоянии.

Основная сложность приготовления двухкомпонентных клеевых смесей для монтажа оптических вилок состоит в поиске компромисса между удобством установки и скоростью затвердевания клея. Клей, который используется для оптических волокон, должен иметь коэффициент преломления, близкий к коэффициенту преломления оптических волокон.

После затвердения клея, оптическое волокно фиксируется как внутри корпуса разъема, так и внутри наконечника. В идеале, он должен обеспечивать фиксированное положение соединенных оптических волокон, защищать место сращивания от воздействий окружающей среды, гарантировать прочность сростка при воздействии нагрузок в осевом направлении.

• Чтобы ускорить окончательное отвердевание эпоксидного клея, прибегают к подогреву установленного разъема, для чего используются специальные печи.

• После отвердения клеевого состава необходимо производится скол имеющегося избытка волокна (выступающее волокно из торца коннектора) и последующая шлифовка ферулы
• Качество скола имеет огромное значение. Обычно, во время скалывания излишков волокна, используется сапфировый или алмазный карандаш, которым делается надрез на волокне. Данный метод является общепринятым, однако он требует точности и практики в достижении нужной глубины надреза. Надрез необходимо делать одним точным движением, не сильно надавливая на волокно, после чего необходимо отломить избыток волокна.
• Шлифовка.
• Предварительная шлифовка. Производится для того, чтобы сточить остаток сколотого волокна, торчащий из торца ферулы. Необходимо круговыми движениями, на весу (приблизительно 10-15 раз) «пройтись» оптическим волокном по абразивной пленке (film) в 10-5 мкм.
• Основная шлифовка. Ставьте коннектор типа ST/FC/SC в соответствующий полировальный диск-плашку (диаметр отверстия в центре составляет 2,5 мм), для коннекторов LC – используется диск-плашка (диаметр отверстия в центре составляет 1,25 мм). Необходимо держаться за полировальный фиксатор, и за основание коннектора. При этом слегка надавливая на коннектор. Поместите полировочный диск в 3-5 микрон (шершавой стороной вверх) на подложку для шлифовки, которая представляет собой стеклянно-резиновое основание. Также перед шлифовкой необходимо добавить небольшое количество дистиллированной воды на поверхность полировочной пленки.

• Конечная полировка. Микронную полировальную пленку поместите на полировальную подложку, слегка увлаженную водой (для сцепления полировальной пленки с подложкой). На заключительном этапе шлифовки, когда слой трудно определить по цвету, рекомендуется просматривать коннектор под углом, тогда на свету блестящая поверхность керамики контрастирует с шершавым остаточным слоем эпоксидной смолы. Как только слой исчезнет, сразу прекращайте полировку.
• Визуальный контроль отполированной поверхности. Вставьте отполированный коннектор в адаптер на 200 или 400 кратном микроскопе (хотя как показывает практика достаточно 200 кратного микроскопа для контроля качества полировки).

При положительном результате сердцевина не будет содержать видимых недостатков – царапин, сколов, грязи. При отрицательном результате на сердцевине будут видны точки, полоски, трещины или сердцевина может быть темной. Наличие темной сердцевины свидетельствует о том, что оптическое волокно сломано. Также можно посветить противоположный конец обычной лампой или даже направить на окно. В случае образования на поверхности волокна трещин, сколов, каверн (раковин) особенно в световедущей части волокна рекомендуется удалить коннектор. Небольшие дефекты в виде тонких царапин, снега можно исправить на 1 мкм алмазной шлифовальной пленке сделав несколько полировальных движений на плоской жесткой поверхности (например, стекле) или использовать кассеты CleTop, оснащенные сапфировыми лентами.

Если дефекты сильные – не стоит тратить время, проще заново установить коннектор.

В данном пункте мы рассмотрели ручную полировку коннекторов. Фактически все те же самые итерации необходимо проделать при механической полировке коннекторов, т.е. с использованием полировальной машинки.

Вся разница заключается в том, что полировка коннекторов происходит не ручным способом, а механическим, за один раз происходит полировка сразу нескольких коннекторов.

Для клеевых соединений собраны специальные наборы инструментов, включающие инструменты и расходные материалы, описанные выше.

Технология оконцовывания оптических волокон коннекторами

Также достаточно большое распространение получила технология оконцовывания оптических волокон коннекторами, с предустановленным в феруле волокном и заранее заданным типом полировки (SPC, UPC, APC). В данном методе оконечивания волокон используется тот или иной тип коннектров, в феруле которых предустановлен кусочек волокна и все, что необходимо сделать – это следуя инструкции зачистить волокно и ввести его в коннектор. Именно этот принцип был положен в основу коннекторов быстрого монтажа QuickQure производства чешской компании OPTOKON Co., Ltd. Дословно QuickQure можно перевести как быстрое отвердение.

Основным преимуществом данного типа сращивания оптических волокон является быстрота, простота, отсутствие специализированного инструмента (за исключением прецизионного скалывателя для получения максимально качественного скола на волокне перед вводом в коннектор QuickQure) Технологическим сам процес работы с коннекторами QuickQure можно описать следующим образом:

• зачистка волокна согласно инструкции, с использованием специальных мерных шаблонов, входящих в состав каждого коннектора QuickQure;
• удаление остатков защитного слоя и загрязнений с использованием безворсовых салфеток, смоченных в изопропиловом спирте;
• получение максимально качественного скола на волокне с использование прецизионного скалывателя;
• непосредственного ввод волокна в коннектор QuickQure (в процессе ввода волокно пробивает капсулу с клеем, находящуюся внутри коннектора, и стыкуется с предустановленным в коннекторе QuickQure кусочком волокна;
• окончательная комплектация коннектора QuickQure (одевание хвостовика и пр.);
• ожидание затвердевания клеевого состава в коннекторе QuickQure (приблизительно 5 мин.).

Параметры

Как показала практика (был проведен ряд испытаний коннекторов QuickQure на сетях операторов связи) если с первого раза в силу тех или иных причин не получилось нормально и качественно установить коннектор QuickQure, то есть шанс проделать всю процедуру заново (до момента отвердевания клеевого состава в коннекторе) начиная с зачистки волокна и заканчивая его вводом в коннектор.

Естественно, каждый из рассмотренных способов соединения оптических волокон имеет свои плюсы и минусы, а самое главное, соответственно свою нишу применения.

Механические соединители. Как писалось выше, этот способ не получил широкого применения, так как со временем гель, содержащийся в механических соединителях высыхает и параметры стыка оптических волокон значительно ухудшаются. Механические соединители (или как их еще называют механические сплайсы) обеспечивают значительно худшие характеристики чем сварка, но очень большое применение механические соединители получили во время проведения аварийно-ремонтных, а также восстановительных работ.

Сварное соединение. На сегодняшний день, сварка оптических волокон дает наилучшие показатели по качеству, долговечности, надежности соединения оптических волокон. Но, так же как и все имеет ряд недостатков. При сварке волокон неизбежно возникающий технологический запас волокна должен быть уложен в специальных кассетах или лотках в муфты, боксы или шкафы.

Да, это возможно сделать на магистралях. А если необходимо «подключить» волокно к абонентской розетке. Не все абонентские устройства оснащены специальными кассетами для укладки технологического запаса волокна. Поэтому самое оптимальное это оконечивание оптического волокна необходимой длинны по месту с использованием клеевой технологии или коннекторов QuickQure.

А каким образом соединить оптические волокна, к примеру, в шахте, где повышенные требования по пожарной безопасности, а все оборудование должно быть безыскровым?

Основным недостатком клеевой технологии соединения волокон является неудобство работы — пока клеевой состав не затвердел, необходимо успеть заполнить корпус коннектора и вставить волокно. К тому же значительная часть клеевого состава не расходуется (отвердевает в процессе монтажа коннекторов). Также существует ряд негативных технологических моментов, включая неравномерность отвердения клея, что в свою очередь, может привести к повреждению и даже к обрыву волокна. К тому же не везде есть 220 В, для подключения оборудования (та же печка, полировочная машинка и т.д.). Да и не всегда получается в полевых условиях добиться необходимой степени полировки.

К достоинствам клеевого метода следует отнести относительную оперативность и отсутствие деформации сердцевин соединяемых оптических волокон – в области стыка малые потери оптического сигнала, обеспечиваются хорошие механические свойства и т.п.

Использование коннекторов быстрого монтажа QuickQure сочетает в себе достоинства двух вышеперечисленных способов – это механических соединителей и клеевого соединения волокон. Основное преимущество использования коннекторов быстрого монтажа QuickQure заключается в простоте использования и монтажа коннекторов QuickQure (что присуще механическим соединителям), а также получение оконцованного волокна с тем или иным типом коннектора, с заранее заданным типом полировки (в отличии от клеевого способа быстрота и простота). Понятно, параметры стыка будут хуже, чем при использовании сварного соединения или оконечивания волокна с использованием клеевой технологии, но всегда ли оно надо… Как пример, оконцовывание кабеля в абонентской розетке, где нет возможности уложить технологический запас волокна.

Соответственно со всем выше перечисленным можно четко сегментировать использование того или иного способа соединения волокон:

• сварное соединение – оптические магистрали, когда необходимо получить минимальные параметры стыка оптических волокон;
• клеевое соединение (желательно проводить в стационарных, а не «полевых» условиях на объекте) при изготовлении патчкордов и пигтейлов, так как данный метод требует достаточно пространства и наличия разнообразного инструмента. А также проведения достаточно «ювелирных» и аккуратных операций;
• использование механических соединителей – можно конечно и магистрали соединять, но лучше использовать при аварийно-ремонтных и восстановительных операциях для организации обходов мест повреждения.
• использование коннекторов быстрого монтажа QuickQure – сегмент абонентского доступа для оперативности и простоты включения абонентов.

Более подробную информацию по сварному и клеевому способу соединения волокон а также по использованию коннекторов быстрого монтажа QuickQure можно получить на нашем сайте или получить квалифицированные консультации у сотрудников компании «ОПТОКОН УКРАИНА».

Источник