2. Оптические соединения. Разъемные соединители

2.1. Общие сведения

2.2. Сварные соединения

2.3. Механические соединители

2.4. Параметры оптических разъемных соединителей

2.5. Конструкции разъемных соединителей

2.1. Общие сведения

Соединения оптических волокон можно разделить на разъемные и неразъемные.

Методы соединения оптических волокон:

— термическим способом—методом сварки получают неразъемные соединения,

— с помощью механического контакта получают разъемные соединения:

механические соединители (сплайсы),

оптические разъемы (разъемные соединители).

Целью сварки является создание постоянного соединения оптических волокон ОК с низкими потерями передачи оптического излучения через место соединения.

Отличительной особенностью механических соединителей является возможность многократного сочленения (более 10) оптических волокон, что особенно важно при создании временного соединения ОК в процессе устранения неисправностей на линии, а также при подключении измерительных приборов.

Разъемные соединители (РС) допускают многократную сборку и разборку (не менее 100 циклов) без ухудшения параметров и применяются в оптических кроссах и для подключения к кабелю оборудования.

Механический соединитель представляет собой прецезионное самоюстирующее оптомеханическое устройство. Это же относится и к оптическому разъему.

Основные требования к соединителям:

· минимальные потери, вносимые в тракт распространения оптического сигнала,

· низкие обратные потери,

· долговременная стабильность, (большое число циклов включения-отключения—для разъемных),

· простота изготовления или установки.

2.2. Сварные соединения

Для сварных соединений типичный диапазон достигаемых вносимых потерь составляет 0,02–0,1 дБ как для одномодовых, так и для многомодовых волокон.

В настоящее время получение хорошего сростка упростилось благодаря постоянному прогрессу сварочного оборудования, процедур сварки – с одной стороны, и постоянному улучшению геометрических параметров волокна – с другой стороны.

На качество сварного соединения влияют множество факторов, среди которых основными являются

— вносимые потери сростка,

— прочность на растяжение.

Эти параметры определяются несовпадением диаметров волокон и числовых апертур, несовпадением показателей преломления, неконцентричностью сердцевины и оболочки. Кроме того, в процессе сращивания могут возникать продольные и угловые смещения, загрязнение и деформация сердечника, однако, влияние этих факторов может быть сведено до минимума за счет использования современных автоматических сварочных аппаратов и обученного персонала.

Процесс создания сростка состоит из трех этапов:

— подготовки волокон – удаления оболочки, удаления загрязнения с очищенных поверхностей и скола очищенных волокон;

— непосредственно процесса сварки и оценки качества сварного соединения;

— защиты оголенного участка волокна от механического давления и влияния окружающей среды посредством герметичной оболочки – термоусадочной гильзы.

Процесс сварки заключается в сближении волокон с предварительно подготовленными торцевыми поверхностями на заданное расстояние, центрировании осей волокон вдоль оси абсцисс и последующем создании дугового разряда между электродами. При этом подготовка торцевых поверхностей осуществляется скалывателем, параметры которого имеют большое значение, так как они определяют перпендикулярность полученной в результате скола поверхности к оси волокна, что является существенным фактором при сварке ОВ.

2.3. Механические соединители

При соединении однотипных волокон, что имеет наибольшее распространение на практике, эффективным является соединение торец в торец (core to core), которое может быть реализовано только при обеспечении строгой соосности волокон, идентичности геометрии, а также высокой степени гладкости и перпендикулярности торцевых поверхностей к оси волокна.

Потери, вносимые механическим соединителем, определяются дефектами сопряжения, вызванными радиальным, угловым и осевым смещением соединяемых волокон. Так как осевое смещение сказывается на качестве соединения в меньшей степени, при создании механических соединителей основное внимание уделяется минимизации радиального и углового смещения. Это достигается, с одной стороны, использованием высококачественных скалывателей, обеспечивающих перпендикулярность скола волокна с точностью до 1 градуса, а с другой – шарнирных центрирующих элементов (Fibrlok фирмы 3М) или направляющих, имеющих V-образную форму (Corelink фирмы 3М). Кроме того, в механических соединителях используется иммерсионный гель как согласующая среда. Такие конструкции обеспечивают типовое значение потерь, равное 0,2–0,5 дБ для многомодовых волокон и 0,2–1 дБ для одномодовых волокон при отражении, не превышающем –45 дБ (Fibrlok) и –55 дБ (Corelink). Количество циклов соединения составляет более 10, а время соединения после подготовки волокон не превышает 30 сек. Диапазон рабочих температур данных соединителей лежит в пределах от –40°С до +80°С.

2.4. Параметры оптических разъемных соединителей

Оптические соединители изготавливаются как в многомодовом (ММ), так и в одномодовом (ОМ) варианте. ОМ вариант отличается в основном более жесткими допусками на геометрические размеры наконечника и центрирующих элементов розетки, позволяющими удержать в приемлемых пределах потери при сращивании ОМ волокон.

Таблица 3. Параметры основных типов разъемных соединителей