Соединение оптических волокон

Основная статья: Оптическое волокно

Соединение оптических волокон — соединение одного оптического волокна с другим оптическим волокном или с оборудованием при помощи различных способов и приспособлений.

Оптические волокна могут быть связаны друг с другом или с оборудованием соединителями. Сами волокна могут соединяться между собой непосредственно, чтобы сформировать непрерывный оптический волновод. Общепринятый метод соединения — соединение при помощи сплавления электрической дугой (сварки), которая сплавляет концы волокна вместе. Для более быстрого соединения оптических волокон используются механические соединения, при которых заранее подготовленные торцы соединяемых волокон (прецизионно сколотые или пришлифованные и затем отполированные) соосно ориентируют и плотно вводят в контакт друг с другом.

Способы соединения оптических волокон[править | править код]

Соединение при помощи сплавления[править | править код]

Основная статья: Сварка оптического волокна

Сва́рка опти́ческого волокна́ — процесс соединения оптических волокон с помощью их сплавления при температуре плавления материала волокна. В настоящее время сварку оптического волокна производят при помощи специальных сварочных аппаратов.

Общий вид волоконнооптического кабеля предназначенного для внешней прокладки в кабельной канализации

Соединение при помощи сплавления производится с использованием специализированных инструментов, которые работают следующим образом: два конца оптических волокон продеваются в приспособление, которое в дальнейшем защищает стык соединения. Концы волокон зачищаются от полимерных защитных покрытий и тщательно обезжириваются органическими растворителями. Затем края оптических волокон специальным образом «скалываются», чтобы сделать их торцы идеально чистыми и перпендикулярными. Потом сколотые края волокон помещают в специальные держатели в сварочном аппарате. Место соединения обычно контролируется на экране, при увеличении не менее чем 100Х, чтобы проверить качество соединяемых поверхностей, процесс юстировки и сведения торцов волокон, и сам процесс сварки. Сварочный аппарат имеет специальные держатели волокна, которые при помощи микроприводов выравнивают торцы волокон вместе. Далее, при помощи электрической дуги между электродами, сначала сжигается пыль и испаряется влага на волокнах, после чего, аппарат увеличивает мощность дуги, поднимая температуру выше точки плавления стекла. При этом концы волокон в месте контакта свариваются вместе. Сведением волокон и энергией дуги тщательно управляют, так, чтобы сердцевина волокна и его оболочка не смешались при сварке. Это минимизирует оптические потери в месте сварки волокон. Оценка потерь в месте соединения, может измеряться аппаратом несколькими способами: направляя свет через оболочку в сердцевину одного волокна и измеряя излучение выводимое через оболочку из сердцевины второго волокна, или на основе обработки полученных оптических данных (геометрии) места сварки волокон. Современные аппараты допускают потери в месте соединения менее, чем 0.1 децибела. Типичное затухание одномодового волокна в месте сварки в современном сварочном аппарате составляет около 0,02 дБ. Сложность процесса соединения волокна электрической дугой делает сам процесс соединения более трудоёмким и дорогостоящим, чем соединение медного провода.

Механическое соединение волокон коннектором[править | править код]

Основная статья: Оптический коннектор

Основная статья: Оптический адаптер

Соединители ST-типа для многомодового оптического волокна.

Рис.1, Оптический соединитель TOSLINK для использования в бытовой технике

Соединители механически ориентируют, выравнивают сердцевины волокон и соединяют их так, чтобы свет мог пройти из одного волокна в другое с минимальными потерями. Волокна закреплённые в двух соединителях находится в плотно прижатом состоянии, соприкасаясь друг с другом по прямой линии (физический контакт). При этом место соединения торцов волокон не должно иметь даже воздушного зазора в зоне контакта, который может создать высокие потери при передачи информации через место соединения.

Существует много типов оптических коннекторов. В настоящее время используются стандартные соединители типов: ST, SC, FC, LC, E2000, LSA-DIN, SMA, D4, EC, BICONIC, ESCON, FDDI, MT, MT-RJ, MPO. Так-же существует большое количество специальных соединителей.

Типы соединителей различаются в основном: устройством, габаритами и методами механического соединения. Вообще, производители стандартизируют каждый вид соединителя в зависимости от того, какое оборудование или тип волокна они обычно используют (одни типы соединителей чаще используют для многомодовых волокон, другие для одномодовых). В настоящее время чаще используют малогабаритные соединители: например Е2000, LC для одномодового волокна, а так-же соединители LC, MT-RJ, MPO) для многомодовых волокон. Малогабаритными соединителями часто заменяют традиционные соединители (например SC), главным образом для того, чтобы установить больше количество соединителей на ограниченную размерами лицевую панель и таким образом увеличить плотность размещения коннекторов, уменьшив общие габариты системы.

Механическое соединение волокон механическим сплайсом[править | править код]

Основная статья: Оптический сплайс

Существуют два вида сплайсов для механического соединения оптического волокна - одноразовые и многоразового использования. Обычно сплайсы представляют из себя калиброванную трубку (капилляр) с внутренним диаметром равным внешнему диаметру оптического волокна, снабжённую по краям зажимами. Кроме этого, есть сплайсы состоящие из двух пластинок с прецизионными V - образными канавками, при сжатии этих пластинок, волокно находящееся в V - образных канавках самоюстируется, совмещая по оси, сердцевины соединяемых волокон. Соединяемые оптические волокна вводятся в сплайс с противоположных сторон до механического соприкосновения торцами. После этого происходит фиксация волокон по краям сплайса. Для уменьшения отражённого сигнала из-за влияния границы раздела сред в точке соприкосновения, в середину сплайса вводят небольшое количество иммерсионного оптического геля, показатель преломления которого близок показателю преломления сердцевины оптического волокна. При соединении оптических волокон механическим сплайсом необходимо обеспечить идеальную перпендикулярность торца волокна и высокую чистоту поверхности. Это возможно получить только при использовании прецизионного скалывателя оптического волокна.

Существует много типов оптических сплайсов. В настоящее время используются сплайсы производимые несколькими известными компаниями например, Corelink Splice (AMP), ULTRASplice (ACA), Fibrlok (3M). Так-же существует большое количество специальных соединителей например для быстрого подключения к волокну измерительного оборудования.

Бесконтактные оптические соединения через воздушный зазор[править | править код]

Часто возникает необходимость выровнять оптическое волокно по отношению к другому оптическому волокну, или к кристаллу оптоэлектронного устройства, например, свето излучающего диода (СИД), лазерного диода (ЛД), или модулятора. Это может потребовать тщательного нивелирования положения волокна относительно устройства с использованием линзы, позволяющей произвести фокусировку оптического излучения через воздушный промежуток. В некоторых случаях конец волокна оплавляется или полируется в форме сферической линзы, что позволяет отказаться от дорогостоящей и прецизионной внешней линзы.

См. Также[править | править код]

Примечания[править | править код]