Монтаж волоконно-оптических линий связи
Основные понятия и определения
Самый важный момент в процессе строительства оптоволоконных каналов связи, предопределяющая их качество и диапазон – установка оптических волокон. Сочетание оптоволокна и кабелей установки происходит на стадии производства, при прокладке и эксплуатации оптоволоконных кабельных сетей.
Установка делится на постоянную и временную. Оптоволоконные соединители, обычно, представлены клапанами, предназначенными для регулировки и фиксации волокна, а также дополнительной защиты от сращивания.
Стандартные характеристики соединителей:
- простая структура;
- небольшие преходящие потери;
- устойчивость к внешним воздействиям;
- прочность;
В дополнение к разъемным соединителям требуются постоянство их свойств при повторных стыковках.
Потери присоединения оптоволокна в тракте передачи данных по кабелю, делят на внешние и внутренние.
К внешним относятся потери, которые имеют отношение с особенностями способа подключения, а также подготавливание концов оптоволокона, и включающие в себя боковое смещение сердечника.
Потери, которые непосредственно имееют отношение к характеристикам полученного оптоволокна и, к примеру, размером диаметра сердцевины, числовой апертурой, с профилем распределения показателя преломления сердечника и облицовки.
Внутренние потери
Внутренние потери возникают в результате присоединения пары разнородных оптических волокон.
При направлении световых лучей вперед (слева направо) потери перехода будут равняться 0, в обратном распространении световых лучей, они попадают в задний элемент оболочки оптоволокна с наиболее меньшим размером диаметра и исчезают.
Внутренние потери одномодового оптоволокна не имеют отношения к направлению световых лучей и находятся только несоответствием размеров диаметров и соединяемых оптических волокон.
Вероятным виновником потерь также может быть нецентральное расположение сердечника внутри отражающей оболочки. А именно, сердцевина оптоволокна расположена не симметрично относительно центра оптоволоконного кабеля. Еще дополнительные потери в оптоволокне могут сделать неидеальной тип поперечного сечения в оптоволоконном кабеле.
Также внутренние потери имеют место при неравном диаметре оптоволокна и мембран.
Внешние потери могут быть вызваны 4 типичными причинами:
- радиальное смещение оптических волокон;
- угловое смещение;
- осевое смещение;
- плохое качество оптоволокна.
Оптическое волокно в штекере должно быть расположено вдоль его центральной оси. Когда одна центральная ось оптоволокна не сходится с другой осью, то неминуемо возникновение потерь из-за радиального смещения. Кроме того, если объединение двух оптических волокон содержит хотя бы маленький зазор (осевое смещение), то оптоволокно делается восприимчивым к дополнительным внутренним потерям.
Отражения на границе разделения двух этих сред обозначается характеристикой R I, которая определяет отношение отраженной мощности к мощности входной волны.
Помимо этого, при слиянии оптические волокна должны находиться перпендикулярно к центральной линии волокна и параллельно друг другу. Потери, которые связанныы с угловой ориентацией оптоволокна по отношению один к одному (угловое смещение). Потери в данном случае также находятся числовой апертурой NA.
Установка оптоволокна
При строительстве оптоволоконной линии выполняется стационарное (несъемное) слияние отдельных отрезков конструкции кабеля. При входе в здание оптические волокна регенеративные или для многочисленного подключения и отключения с оптоэлектронной аппаратуры используются штекерами — разъемы. Слияние оптических волокон производят в строгой последовательности. Изначально подготавливаются торцевые поверхности оптоволокна.
Перед подключением двух оптических волокон требуется подготовить концы волокна, эти приготовления представляют собой удаление внешней защитного оболочки из волокнистой заготовки, с последующим шлифованием до получения гладкого и ровного торца оптоволоконного кабеля. Для снятия внешней оболочки оптоволокна, можно воспользоваться химическими или механическими методами очистки. В идеале, шелушение оптоволокна должно производиться перпендикулярно.
В сочетании с одномодовыми плоскими полированными концами и в присутствии зазора, который пропускает воздух между волокнами, сопрягаемая доля энергии отражается обратно к источнику и генерирует обратные потери. Один из методов снижения обратных потерь – закругление торцов оптических волокон при шлифовке.
Сращивание производится с применением сварки или механического способа сращивания. При этом применяется электрическая дуга, которая появляется между двумя электродами в пламени газовой горелки, или лазера. Механическое сращивание делится на активное или пассивное, в связи с тем, выполняется ли корректировка оптоволокна для минимизации потерь или нет.
Основной метод подключения активного сетевого оснащения с оптоволоконной линией связи является использование оптических разъемов, где подключение осуществляется с помощью оптического адаптера, установленного в оптическом кресте. Внутри оптического креста развариваются косички оптического волокна и отсоединяются от оптических разъемов.
Оптический разъем — это приспособление, которое предназначено для нескольких соединений. Это гарантирует быстрый способ перенастроить оборудование, проверить подключение волокна к источникам и направлениям света. Соединитель для подключения одного оптоволокна делится на две основные части: входной и выходной разъемы.
Вы, наверное, слышали термины «световой трубки» и «канал для света» применительно к оптическому волокну. Хотя эти термины могут заставить вас поверить, что есть некоторый тип отверстия в середине оптического волокна, то это не так. Чтобы лучше объяснить свою работу, давайте посмотрим на поперечное сечение типичного оптического волокна.
Здесь вы можете увидеть три концентрических слоя в оптическом волокне. Световые импульсы проходят только через стеклянную сердцевину волокна. Оболочка (которая представляет собой другой тип стекла) служит барьером, чтобы держать свет в пределах активной зоны; функционирует так же, как зеркальная поверхность. Покрытие не имеет ничего общего со светопропусканием, и имеет функции только механической прочности и защиты.
Как вы можете видеть, свет течет вниз от центра волокна, как вода через трубу. Можно даже сказать, что волокно представляет собой «виртуальную» трубу. Свет остается в центре волокна, не из-за физического открытия, а потому, что отражается от покрывающей стекла оболочки и вытекает обратно к ядру.
Эти «световые трубки» очень тонкие, а нити изготовлены из ультрачистого стекла. Размеры типичных волокнистых компонентов являются:
- Ядро: 8 мкм до 62,5 мкм (микрон является одной миллионной метра)
- Оболочка: 125 микрон
- Покрытие: 250 микрон
Ядро является стеклянной сердцевиной кабеля, оболочка представляет собой второй слой стекла, и покрытие представляет собой пластиковую защитную оболочку.