6.3.4. Оконцовка волокна

Для стыковки двух ОВ с помощью коннекторов каждое волокно должно иметь на конце соединитель. В большинстве случаев неразъемный соединитель является более простым устройством, чем разъемный соединитель (разъем). Одноразовый (неразъемный) соединитель состоит всего лишь из нескольких частей, сварочный — в простейшем варианте вообще не имеет дополнительных компонент. Волоконно-оптический соединитель должен [1]: закреплять волокно вдоль оптической оси; предохранять волокно; связывать волокно с кабелем. Под этим подразумевается, что кабель, обычно имеющий силовые элементы, также предохраняет волокно от прилагаемого натяжения.

Части оконцованного соединителя связываются друг с другом соединительным патроном (рис. 6.38). Патрон имеет высверленное с высокой точностью отверстие и внешние зажимы для быстрого закрепления частей устройства. Высверленная часть бывает либо чисто металлической, либо содержит пластиковую вставку, обеспечивающую эластичное уплотнение соединителя.

Рис. 6.38. Соединитель

Рис. 6.38. Соединитель

В большинстве соединителей для поддерживания волокна вдоль оптической оси используются специальные наконечники. В каком-то смысле многие соединители отличаются только корпусами, включающими в себя наконечники. Керамические наконечники позволяют достичь лучшего качества, чем металлические и пластиковые, кроме того, они наиболее предпочтительны для одномодовых волокон. Керамика является прочным материалом, позволяющим высверливать отверстие под волокно с высокой точностью. Кроме того, она имеет прекрасные температурные и механические свойства, которые практически остаются прежними при изменении температурных и других внешних условий.

Пластиковые наконечники снижают стоимость соединителя, но обеспечивают менее качественное соединение. Наконечники из нержавеющей стали имеют промежуточные характеристики. Их популярность объясняется прочностью и меньшей хрупкостью по сравнению с керамикой.

Для наконечников используется два вида керамик: окись алюминия и окись циркония. Первоначально применяли окись алюминия — твердый, неэластичный материал, позволяющий очень точно выдерживать допуски. Коэффициент теплового расширения окиси алюминия — степень увеличения или уменьшения линейных размеров образца при изменении температуры — очень близок аналогичному коэффициенту для стекла. Недостатком данного материала является его хрупкость и разрушение при незначительных давлениях. Кроме того, полировка окиси алюминия достаточно сложна, особенно в полевых условиях.

Окись циркония — более мягкий вид керамики и более устойчивый по отношению к механическим ударам. Он к тому же достаточно прочен и позволяет выдерживать допуски подобно окиси алюминия, но, в отличие от нее, легче полируется. Наиболее популярный размер наконечника равен 2,5 мм в диаметре, что фактически стало стандартом.

Рис. 6.39. LME коннектор

Рис. 6.39. LME коннектор

LME коннектор с цилиндрическим наконечником для использования с многомодовыми волокнами был разработан фирмой Ericsson. Он может быть рассмотрен как предшественник SMA коннектора. В отличие от SMA (на который существует мировой стандарт) ЬМЕ коннектор имеет направляющий соединитель, который удерживает неподвижно наконечники для их соединения (рис. 6.39).

SMА коннектор является одним из первых стандартизованных коннекторов для волоконно-оптического кабеля, принятый к эксплуатации во многих странах мира. Коннектор, предназначенный для соединения только многомодового волокна, (рис. 6.40) имеет цилиндрическую форму с непружинным наконечником диаметром 3,174 мм. В нем существует воздушная прослойка между двумя частями коннекторов, которые скручены в соединительной втулке. Существует риск повреждения при соединении этих частей коннектора. Волокна приклеиваются в наконечнике, и затем полируются и шлифуются. После полировки наконечник должен иметь длину 9,808 мм. При шлифовке наконечника получают три степени точности. Силовые элементы кабеля зажимаются с помощью пластикового рукава на другом конце коннектора. SMA коннектор применяется для соединения или разъединения в полевых условиях и исполыуется преимущественно для соединения в сетях передачи данных, структурированных сетях, датчиках и другом оборудовании, использующем многомодовые волокна.

Рис. 6.40. SMA коннектор

Рис. 6.40. SMA коннектор

FC коннектор был разработан первоначально японской фирмой NTT. В отличие от коннекторов, описанных выше, FC коннектор имеет пружинный наконечник цилиндрической формы (рис. 6.41). Наконечник имеет диаметр 2,499 мм, который немного меньше диаметра наконечника SMA коннектора. Наконечник имеет отшлифованную поверхность, которая отражает свет в обратном направлении к передатчику. Поэтому FC коннектор рекомендуется только для использования с передатчиком, имеющим лазерный источник света. Преимущество пружинного наконечника заключается в том, что конечные поверхности коннекторов могут лежать друг против друга и нет строгих норм к длины наконечника.

Рис. 6.41. FC коннектор

Рис. 6.41. FC коннектор

В дальнейшем был разработан FC/РС коннектор с уменьшенным отражением от конечной поверхности. Конечная поверхность была отшлифована в полусферической форме (рис. 6.42). Конец сначала отшлифовывался с радиусом кривизны 60 мм, но для большего уменьшения отражения в настоящее время радиус составляет 20 мм. В случае использования в качестве передатчика лазерного диода рекомендуется использовать PC коннектор, потому что у него маленький коэффициент отражения. PC коннектор также рекомендуется использовать в тех случаях, когда в будущем планируется заменить светодиодный источник света на лазерный.

Рис. 6.42. Шлифовка наконечника формы сферического изгиба

Рис. 6.42. Шлифовка наконечника формы сферического изгиба:
а-супер РС методом; б-ультра РС методом

Наконечники в FC и FC/РС коннекторах сделаны из нержавеющей стали с керамическими капиллярами или являются полностью керамическими. Последний вид исполненная имеет низкую стоимость; более лучший физический контакт и долговечность.

FC/РС коннектор преимущественно используют в телефонных распределительных панелях, повторителях и на линиях большой протяженности для соединения активных элементов или в высокоскоростных передатчиках (лазеры или там, где требуется низкий коэффициент отражения).

Коннекторы монтируются на одно- или двухволоконный кабели (пигтейл), которые затем соединяются (механически или методом сварки) с волокнами волоконно-оптического кабеля. Патчкорды используют для соединения и разъединения передающего или измерительного оборудования.

Рис. 6.43. SC коннектор

Рис. 6.43. SC  коннектор

SC коннектор это новый стандартный коннектор, разработанный японской фирмой NNT (рис. 6.43). Корпус коннектора — пластиковая прямоугольная коробочка с фиксирующейся за глушкой. Наконечник выполняется из керамики и фиксируется пружиной. Диаметр наконечника такой же как и у FC и FC/PC коннекторов. Он имеет в основном те же оптические характеристики, что и РС коннектор, но его плотность увеличена в 8 раз. Все части, не влияющие на оптические характеристики коннектора, изготовлены из пластика. Область его использования та же, что и у коннекторов, описанных выше.

Рис. 6.44. ST коннектор

Рис. 6.44. ST  коннектор

ST коннектор выпускают как для одномодового так и для многомодового волокна (рис.6.44) ST коннектор соединяется и разъединяется методом штыкового соединения, это похоже на BNC коннектор для коаксиальных кабелей. Наконечники обоих коннекторов выпускаются или металлокерамическими или полностью керамическими.

Рис. 6.45. LС коннектор

Рис. 6.45. LС коннектор

Малогабаритные коннекторы типа LC (рис. 6.45) относятся к новому поколению оптических коммутационных изделий и разработаны американской компанией Lucent Technologies в 1997 г. Конструкция соединителя, выпускаемая как в одномодовом, так и в многомодовом вариантах, основана на применении керамического наконечника диаметром 1,25 мм и пластмассового корпуса с внешней лепестковой защелкой для фиксации в гнезде соединительной розетки. Коннектор допускает как одиночное, так и дуплексное использование.

Наконечник с внешним диаметром 1,25 мм и специальными конструктивными решениями существенно улучшает массогабаритные показатели коннектора и розетки. Розетка по своим посадочным местам полностью соответствует стандартному гнезду RJ-45 и за счет этого позволяет установку во все стандартные из cтандартные изделия Lucent Technologies при увеличении плотности портов вдвое без изменения внешних габаритов. Разработчики коннектора гарантируют до 500 циклов включения-отключения без ухудшения характеристик потерь. Этому, наряду с использованием керамического наконечника, способствует принцип линейного включения вилки в гнездо (push pull).

Для установки коннектора LС применяются стандартные процедуры заклейки на эпоксидной смоле. Конструкция коннектора допускает его монтаж как на волокне в буферном покрытии 0,9 мм, так и на соединительных шнурах с 2,4-мм шлангом. При этом монтаж на 900-микрометровое волокно может производиться в полевых условиях, тогда как наклейка на кабель в шланге 2,4 мм в процессе изготовления соединительных шнуров из-за малых габаритов выполняется только на производстве.

FDDI коннектор разработан преимущественно для высокоскоростных сетей передачи данных, что требовало передачи сигналов на большие расстояния (свыше 2 км между пунктами). FDDI коннектор имеет конструкцию сдвоенного волоконного кольца (рис. 6.46).

Рис. 6.46. Коннектор для FDDI сети. Коннектор содержит оконцовку входного и выходного волокна

Рис. 6.46. Коннектор для FDDI сети. Коннектор содержит оконцовку входного и выходного волокна

Коннектор с линзовым расширением луча разработан для использования в особенно жестких условиях эксплуатации. Волокно снабжено линзами на концах коннектора. Линзы расширяют луч, выходящий из волокна, затем он передается через коннектор на другой конец, где похожая линза производит обратный процесс. Расширенный луч менее чувствителен к загрязнению.

Коннектор с линзовым расширением луча может использоваться для оконцовки от одного до четырех волокон (рис. 6.47).

Рис. 6.47. Коннектор с линзовым расширением луча

Рис. 6.47. Коннектор с линзовым расширением луча

Рис. 6.48. MТконнектор

Рис. 6.48. MТконнектор

MT коннектор используется для соединения 1,4,8 волоконных оптических ленточных кабелей.(рис.6.48). Он имеет исключительно маленькие размеры 3х7х10 мм. В качестве направляющих для юстировки оптических волокон в его конструкции используются два металлических стержня. Поверхности коннектора зашлифованы параллельно, и коннектор держится вместе с пружиной. Потери в МТ коннекторе не должны превышать 1 дБ.

Рассмотрев конструкции соединителей ОВ можно отметить следующее. Оптические волокна соединяются с помощью постоянных или полупостоянных соединений. Наилучшее соединение получается при сварке волокон вместе с помощью сварочного аппарата. Этот метод соединения является недорогим, если делать большое количество сварок. Для линий небольшой длины, где требования к потерям на соединение не такие строгие, в качестве более дешевой альтернативы используют механические соединители.

Существует большое количество различных коннекторов. Для структурированных сетей и низкоскоростных оптических сетей коннекторы могут быть подготовлены, отшлифованы и отполированы прямо на месте установки специальным оборудованием, индивидуальным для каждого вида монтажа. На телефонных станциях ГТС и междугородных ОРП оконцовка кабелей больших телекоммуникационных сетей всегда осуществляется коннекторами, отшлифованными заводским способом. Существуют коннекторы для многомодовых и одномодовых волокон. В последнее время разработаны специальные виды коннекторов, например FDDI коннекторы, разработанные для соединения сетей с высокими требованиями.

Волоконно-оптические кабели и линии связи


*****
Новосибирск © 2009-2017 Банк лекций siblec.ru
Лекции для преподавателей и студентов. Формальные, технические, естественные, общественные, гуманитарные, и другие науки.