Сварка оптических волокон

Сварка оптических волокон

Содержание:

  1. Оптоволоконный кабель
  2. Сварочное оборудование
  3. Подготовка к процессу
  4. Технология сварки
  5. Контроль сварки
  6. Окончание процесса
  7. Интересное видео

Сварка оптических волокон не требует специального обучения. Но, поскольку имеются некоторые нюансы, то перед началом процесса следует внимательно ознакомиться с инструкцией. Оптические волокна соединяются между собой термической обработкой высокой температуры. Для этого используются особые сварочные аппараты.

Строение кабеля

Сигнал передается по тонкой стеклянной нити из диоксида кремния, размер проводника исчисляется в микронах. В кабеле может находиться до 38 жил, все они изолированы. Кремниевое стекло очень хрупкий материал, боится влажности, поэтому его покрывают многослойной изоляцией. Сначала покрывают защитным лаком, затем помещают в модульные трубки, заполненные водоотталкивающим гелем, он предохраняет стеклянный проводник от набухания. Трубки дополнительно покрываются гибкой изоляцией, затем слоем полиэтилена.

Изоляция зависит от условий эксплуатации кабеля. Он подразделяется по видам:

  • наружный кабель бывает подвесным и подземным;
  • внутренний для прокладки используется редко, его можно встретить в деловых центрах.

Из подвесного делают воздушные линии связи, иногда кабель дополнительно оборудуют тросиком и клипсовыми держателями. Подземный для прокладки в грунте некоторые производители выпускают в гофроброне.

Как оценивается качество скалывателя?

При выборе устройства учитывается:

  • насколько приближен к перпендикуляру угол скола;
  • насколько ровную поверхность скола дает скалыватель;
  • каков процент сломанных волокон;
  • каков ресурс работы устройства;
  • насколько продумана эргономика устройства.

Конечно же, скалыватели бывают разные — дешевые и дорогие, китайские и японские, специализированные и давно устаревшие. Общий совет при выборе:

Не экономьте на скалывателе, если есть возможность.

Потому что хороший скол — это 50% работы и успеха пайщика, и чем меньше будет брака, чем удобнее продуманы операции на скалывателе — тем быстрее будет идти работа.

Порядок действий при скалывании оптоволокна

  • Зачищаем волокно от лака.
  • Тщательно протираем салфеткой, смоченной спиртом — проворачивая вокруг оптоволокна, чтобы снять всю грязь.
  • Аккуратно закладываем в канавку скалывателя по линейке. Важно его при этом не выпачкать. Граница, где заканчивается лаковое покрытие и начинается оголенное оптоволокно, должна приходиться на определенную цифру на линейке. Какую именно цифру — зависит от модели вашего сварочного аппарата, какая длина очищенного оптоволокна для него оптимальна. Если вы ее превысите — волокно нормально сварится, однако гильза КДЗС не будет полностью покрывать оголенную часть. Если же оно окажется слишком коротким, аппарат не спаяет концы.
  • Скалываем волокно (в зависимости от модели аппарата — нажимаем на крышку или производим другое действие).
  • Осторожно достаем волокно (если оно не сломалось в процессе скалывания) и ни в коем случае ничего не касаясь сколом, не цепляясь за бортики канавки ни в скалывателе, ни в сварочном аппарате, укладываем в сварочник.

Главное правило работы с волокном — чистота и еще раз чистота.

Если вы все-таки чего-то коснулись, можно попытаться очистить волокно — заново протереть салфеткой, а поверхностью скола «потыкать» в спиртовую салфетку (осторожно, чтобы не сломать волокно), после этого — в сухую. Но это не дает гарантии полного очищения.

А вот как выглядит на экране сварочного аппарата волокно с пылинкой на сколе и загрязненной поверхностью:

Правила безопасности

Сломавшиеся и сколотые кусочки оптоволокна — вовсе не безобидный мусор. Мелкие стеклянные «иголочки», попав в еду, могут повредить желудок или пищевод. Попав под кожу — очень сложно удаляются, так как крошатся при попытке их вытащить. Если же они попадут в кровоток — теоретически могут вызвать опасные последствия, добравшись до сердца. Поэтому всегда собирайте отходы из скалывателя либо в специальный контейнер, либо в любую другую емкость и ни в коем случае не выбрасывайте их просто так. По этой же причине нельзя есть во время работы.

Сварочный аппарат и сварка

Сварочный аппарат для оптических волокон — это сложное высокоточное устройство, полностью выполняющее процесс юстировки и сварки волокон.

О видах сварочных аппаратов можно написать отдельную большую статью. Если вкратце, то основная часть моделей на рынке представлена японскими (Fujikura, Sumitomo) и китайскими (Jilong, к примеру) разработками. Японские лучше, но существенно дороже. В принципе, если перед вами не стоит задача варить особо важные магистрали — вполне можно обойтись и хорошим китайским сварочником.

Вариант подороже, японский Fujikura FSM-60S:

Вариант подешевле, китайский Signal Fire AI-7. Устройство с хорошими показателями быстрого нагрева, постороено на новой технологии центрирования ядра, имеет в своем арсенале шесть сервоприводов и автофокус. Данный сварочный аппарат отвечает всем стандартам сращивания оптоволоконного кабеля известным на данный момент:

Пайка оптического кабеля

Не смотря на кажущуюся простоту достаточно сложная и, по своему, незаменимая деталь. Предназначена для защиты и герметизации места сварки и очищенного от лака участка волокна. Состоит из трёх компонентов.

  1. Металлический сердечник. Служит жёстким каркасом, не даёт гильзе «коробиться» в печке распределяя нагрев равномерно.
  2. Термоплавкий клей. Закрепляет волокно после остывания, герметизирует стык.
  3. Термоусаживая трубка. Сжимается в печке, образует внешнюю защиту соединения.


Гильза с ТУТ для защиты сварочного соединения ОВ (КДЗС)
Увеличить фотографии

В изначальном состоянии представляют собой трубку длиной от 3 до 6 см. Волокно вставляется в гильзу до сварки. После сварки и проверки стыка рефлектометром гильза перемещается на место стыка и помещается в печку прибора для обсадки.

Могут поставляться в комплекте с муфтой.

27.12.13 Информация дополнена страницей Оптоволоконные гильзы — КДЗС

Укладка ОВ в сплайс-пластину (кассету)

Укладка оптических волокон в кассету (организатор световодов или сплайс-пластину)

Сваренное волокно вместе с обсаженной на стыке гильзой похоже на тонкую леску с грузиком-гильзой посередине. Чтобы аккуратно закрепить подобную «паутину» во всех оптических муфтах и оконечных кроссах применяется специальная коробка, чем-то похожая на кассету видеомагнитофона. В народе эту коробочку чаще называют кассетой, но есть и официальное название — организатор световодов (сплайс-пластина). Кассеты (сплайс-пластины) для укладки оптоволокна иногда несколько отличаются по конструкции, но как правило содержат ячейки для крепления гильз и некоторое пространство для выкладки волокон кабеля или оптических шнуров. Фотографии различных кассет:


Кассета (организатор световодов или сплайс-пластина)
для укладки оптического волокна в боксе кросса. Красные вставки для крепления гильз


Кассета с уложенным оптическим волокном в боксе оптического кросса.
Гильзы не только укладываются в ячейки, но и закрепляются специальным креплением


Кассета оптоволоконная для установки в муфте

Последовательность сборки муфт и оконечных устройств ВОЛС

Технология монтажа оптоволоконных муфт и оконечных устройств

Муфты и оптоволоконные кроссы имеют различную форму и, соответственно, разную последовательность сборки. Как правило в каждую муфту поставщики или производители вкладывают инструкцию по монтажу. По конструкции лишь замечу, что некоторые типы муфт остаются частично разборными после окончательного монтажа (зажим-защёлка) или полностью завариваться.

1. Начинают с обрезки. По старым, возможно, не писаным правилам 2 метра кабеля просто отрезается. Обусловлено это тем, что при затяжке на конец кабеля приходится максимум ударов и перегибов, к тому же, при нарушении оболочки внутрь модуля могла попасть вода, которая впоследствии вызовет помутнение стекла волокна.

Читайте также  Как подключить бойлер

2. На оптоволоконной муфте оставляют запасы кабеля, назначение которого возможность замены или переделки муфты. Длина его с годами менялась (изначально 15 метров, сейчас меньше). На междугородних линиях всё документируется см. формы протоколов. Многое из этого этапа может быть оговорено заказчиком или записано в проекте. Иногда запас может быть оставлен и гораздо больший из-за особенностей списания кабеля в строительных организациях связи.

3. С кабеля снимаются защитные оболочки на длину около 1 метра, до оптических модулей, оставляется только некоторый участок брони для её фиксации и электрического соединения. Оптичекие модули протираются нефрасом или спиртом от остатков гидрофобного заполнителя.

4. Частично разделанные концы просовываются в отверстия муфты или кросса и закрепляются. В кроссах броня соединяется с мягким проводом и выводится на клемму заземления стойки. Закрепляют кассету.

5. Следом, как правило специальным прищепкой-ножиком, обрезают оболучку оптического модуля таким образом, чтобы концы оболочки модуля закрепились в зажимах кассеты. Волокна так же протираются нефрасом.

6. Далее отмеряют волокна таким образом, что бы волокна после сварки и обсадки гильз легли в кассету целое число раз не создавая загибов малого радиуса, лишнее обрезают.

7. На одно из свариваемых волокон надевается термоусаживаемая гильза КДЗС.

8. Следом в действие вступает инструмент под названием стрипер. Им снимают лак с концов оптоволокна примерно на 2 — 3 см (под скалыватель).

9. Очищенное оптоволокно протирается спиртом или специальной салфеткой и закладывается в скалыватель, производится скол.

10. Процесс сварки описан на странице сварка. Тут же проводится измерение-контроль сварочного стыка оптическим рефлектометром.

11. Производится обсадка оптоволоконной гильзы.

12. Сваренные волокна укладываются в кассету (организатор световодов или сплайс-пластину).

13. Пункты с 7-ого по 12-ый повторяются для остальных оптических волокон.

14. После обсадки и укладки всех волокон контроль рефлектометром проводится заново.

15. Для муфты всё герметизируется и укладывается в котлован (колодец). Для кросса укладка и подключение коннекторов.

Официально порядок монтажа оптоволоконного кабеля раскрыт на страницах
12.6 Монтаж оптических муфт (Руководство по строительству линейных сооружений местных сетей связи, М., 2005)
10.3 Прокладка оптических кабелей из (Руководство по эксплуатации линейно-кабельных сооружений местных сетей связи)

Информация по вопросам организации оконечных устройств есть так же на страницах книги «Волоконная оптика. Теория и практика» — Соединительные панели, соединительные устройства и терминальные отсеки. Укрытие соединений

Подготовка инструментов

Чтобы качество сварки было на высшем уровне, сначала следует подготовить оптоволокно к самому процессу. Этот момент и занимает основное время. Без должной подготовки, сварка может оказаться неудачной.

Чтобы разделить кабель, может понадобиться особый инструмент. Он доступен в виде набора, в состав которого входят: салфетки без ворса, гидрофобный растворитель, тросокусы, и макетный нож со стрипперами. Разделка кабелей проводится по инструкции к муфте, у которой соединяются кабеля.

Необходимо обратить внимание на то, находился ли оптоволоконный кабель в сырости. Если да, то нужно срезать примерно 1 метр у конца: вероятно он впитал в себя влагу, которая может навредить его работе.

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.
Читайте также  Жидкий пробковый компенсатор

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.

Требуемый инструментарий

Сварка оптоволоконных кабелей нереальна без наличия некоторых атрибутов. Кабель из оптоволокна не следует разрезать при помощи стандартных пассатижей.

Вам потребуется целый набор рабочего инвентаря. Тот, который используется для работы с оптическим волокном.

Неопытным мастерам советуем инструмент «НИМ-25». В легком малогабаритном чемоданчике вы отыщите стрипперы, всевозможные кусачки, отвертки, пассатижи, ножики и другой инструментарий, который вам пригодится в процессе работы.

В похожих наборах бывает растворитель, безворсовые салфетки, изоляционные ленты, маркеры с числами для обозначения кабелей. Советуем купить хомуты и стяжки.

Не волнуйтесь, что какие-то материалы из чемоданчика израсходуются. Из опыта скажем, что вместо салфеток, возможно воспользоваться платочками из бумаги без ароматических добавок.

Вместо растворителя возможно воспользоваться бензином. Его использование позволительно исключительно при работе вне помещения. При работе внутри следует пользоваться хорошим растворителем.

У вышеупомянутого набора существует лишь один минус — низкокачественный чемоданчик. Он схож с алюминиевым, но это только визуальный эффект. Данный чемоданчик долго не прослужит.

Мы советуем Вам поменять его на прочный. Им пользоваться следует аккуратно. Не обязательно тратиться и приобретать новый. Можно найти подержанные чемоданчики для инструментов, они идеально пойдут вместо рабочего чемодана.

Вы сможете купить более «крутые» наборы, где комплект предметов шире. Советуем стартовать с дешевых комплектов, они содержат стандартный набор инструментов.

Дополнительное оборудование, используемое при проведении работ с ВОЛС

Работа с оптоволокном – это тонкий и точный процесс, при котором необходимо использовать вспомогательные инструменты и оборудование. Разрезать световод простыми кусачками нельзя, понадобится целый арсенал приспособлений. Поэтому лучше приобрести готовый набор инструментов – «НИМ-25». Он включает кусачки, стрипперы, отвертки, плоскогубцы, ножи, торцевые кусачки и многое другое.

Дополнительно для защиты сварного шва понадобятся защитные гильзы, которые представляют собой изделий из термоусадочного материала. После соединения волокна помещаются в кассету, спецмуфту либо спайс-пластину. Не обойтись без термострипперов и скалывателей, которые ответственные производители предоставляют в комплекте со сварочными агрегатами, но иногда их нужно приобретать отдельно. Для закрепления термоусадки понадобится печь и спиртовая помпа.

Сварочный аппарат для соединения оптикивостребованное устройство, которое используется крупными предприятиями и частными организациями в промышленном либо штучном масштабе. Изделия отличаются техническими характеристиками, режимами функционирования, комплектацией и стоимостью, но принцип работы у них один. Правильное использование устройства позволяет получить качественный и надежный шов при небольших расходах.

Монтаж оптических волокон

В процессе монтажа оптической магистрали осуществляется стационарное (неразъемное) соединение отдельных строительных длин кабеля. При вводе ВОК в здание или регенераторные для многократного соединения-разъединения с оптоэлектронным оборудованием применяются разъемные соединители — коннекторы. Соединение оптических волокон осуществляется в определенной последовательности. Вначале осуществляется подготовка торцов оптических волокон, а потом производится сращивание.

До начала соединения двух волоконных световодов требуется некоторая подготовка торцов волокон, которая заключается в удалении первичного защитного покрытия волокон с последующей заготовкой гладкого торца путем скалывания или шлифовки. Для удаления первичного покрытия с оптического волокна можно использовать как химические способы зачистки, так и механические.

Скалыванием называют подготовку торца оптического волокна с нанесением царапины и последующим разломом. В идеале скол оптического волокна должен быть перпендикулярен. Любое отклонение не должно превышать 1—2 о .

В одномодовом соединении с плоскими отшлифованными торцами и при наличии воздушного зазора между сопрягаемыми волокнами часть энергии отражается назад к источнику и создает возвратные потери. Одним из способов уменьшения возвратных потерь является закругление концов оптических волокон при шлифовке.

Сращивание осуществляется методом сварки или с помощью механического сростка . В качестве инструмента используется электрическая дуга , возникающая между электродами, пламя газовой горелки или лазер. По принципу действия сварочные аппараты подразделяются на аппараты с ручным управлением, полуавтоматические и автоматические. Механическое сращивание подразделяется на активное или пассивное в зависимости от того, производится ли выравнивание оптического волокна для оптимизации потерь или нет.

Читайте также  Гидроизоляция ленточного фундамента

При механическом сращивании отдельных волокон доминируют три технологии :

  • четырехстержневые направляющие компании TRW;
  • эластомерные сростки компании GTE;
  • вращаемый сросток компании AT&T.

Соединение оптических волокон с помощью четырехстержневых направляющих

Соединение оптических волокон с помощью эластомерного сростка

Соединение оптических волокон с помощью вращаемого сростка

Соединение оптических волокон с помощью замка Fibrlock

Основным способом соединения активного сетевого оборудования с оптоволоконной линией является применения оптических коннекторов, соединяемых посредством оптического адаптера, который устанавливается в оптическом кросс. Внутри оптического кросса развариваются оптические волокно, которые оконцовываются пигтейлами с оптическими коннекторами.

Оптический коннектор — это механическое устройство, предназначенное для многократных соединений. Он обеспечивает быстрый способ переконфигурации оборудования, проверки волокон, подсоединения к источникам и приемникам света. Коннектор для соединения одиночных оптических волокон состоит из двух основных частей: штекера и соединителя.

Коннекторы: а — FC; б — ST; в — SC.

Рекомендуем хостинг TIMEWEB

Рекомендуемые статьи по этой тематике