Сварочный аппарат оптических волокон

Процесс сварки оптического кабеля

Работа заключается в разогреве стеклянных волокон и соединении разорванных частей посредством аппарата с высокой температурой. Такая установка используется инженерами компании “Электросервисмонтаж” в частных или коммерческих помещениях.

1. Оптоволоконный кабель очищается от общей изоляции, оптической муфты и оплётки на каждом составляющем элементе. В зависимости от типа проложенного провода, отдельных внутренних составляющих может насчитываться до 8 штук.
2. Все стеклянные волокна изначально покрыты гелем, защищающим “стеклянные нити” от перегрева и касаний между собой. На этом этапе мастер работает вручную.
3. Подготавливаемая к сварке часть обезжиривается специальным гелеобразным средством. На один из концов надевается термоусадочная трубка КДЗС.
4. Волокна фиксируются в зажимах сварочной установки. Части выставляются так, чтобы срез на каждом волокне был перпендикулярен оси жилы. Внимание! Процент отклонения от требуемой нормы может составлять порядка 1,5 градуса на каждую стыкуемую единицу.
5. В используемом аппарате для волокон приспособлены специально сделанные канавки. Жила ложиться ровно и фиксируется зажимами.
6. Установки оборудованы микроскопом и ж/к экраном. Это позволяет мастеру детально видеть изображение соединённого волокна. Автоматические приспособления нового поколения такую работу (юстировку) выполняют самостоятельно, гарантируя высокий результат стыковки.
7. Аппарат вырабатывает электродугу высокой температуры. Края волокон разогреваются и соединяются. При этом оставляется миллиметровый зазор, с помощью которого выполняется окончательная доводка и сварка.

Используя этот же сварочный аппарат, мастер выполняет проверку восстановленного места на прочность:

Термоусадка. Проверив состыкованный участок, инженер сдвигает термотрубку на место соединения и помещает волокно в специальную камеру с высокой температурой. Гильза разогревается и плотно облегает стык, образуя надёжную изоляцию места разрыва.

Укладка оптоволокна в сплайс кассету. Выполняемая сварка оптоволокна заканчивается помещением стеклянных нитей в муфту и окончательную изоляцию. Последний защитный слой делает такой кабель устойчивым к температурным режимам, влажной среде и погодным условиям.

Сварочный аппарат оптических волокон

Скалыватели INNO Dragon. С нанесённым рисунком!

Опишу первый скалыватель, которым я работал. Это — пример хорошего, проверенного временем скалывателя. Это Fujikura CT-30/CT-30A.

Очень у многих спайщиков имеется именно эта модель. Я с таким работал и скажу, что это действительно хорошее, продуманное и удобное устройство. Он компактный, надёжный, для скола нужно минимум движений, от него не приходится ждать неожиданностей. Только надо брать обязательно с контейнером для сколотых волокон. К сожалению, моё начальство не покупает мне его, приходится работать на китайском. Есть и другие модели фуджикуровских скалывателей, которые позиционируются как более современная, компактная и дешёвая, но отнюдь не менее качественная замена CT-30A. Но всё равно CT-30A – это классика.

Другой скалыватель, на котором я работал и который у меня сейчас — это китайский Jilong KL-21C, который был в наборе со сварочным аппаратом Jilong KL-280. Свою задачу этот скалыватель выполняет, но у меня к нему есть ряд претензий. Например: количество действий, которое нужно произвести для скола. У китайца оно больше, чем у японца. В случае CT-30A нам требуется:
1. Взвести каретку с ножом.
2. Заложить волокно.
3. Закрыть фиксатор волокна.
4. Нажать на крышку, произведя скол.
5. Открыть фиксатор.
6. Достать сколотое волокно.

В некоторых скалывателях нужно ещё меньше действий: даже взводить каретку не нужно, она взводится при открывании крышки и производит рабочий проход при её закрытии.

В случае же KL-21 нужно:
1. Взвести каретку с ножом.
2. Заложить волокно.
3. Закрыть фиксатор волокна.
4. Закрыть крышку.
5. Вручную протолкнуть каретку с ножом, произведя скол.
6. Открыть крышку, преодолев силу магнитов (одной рукой неудобно).
7. Открыть фиксатор.
8. Достать сколотое волокно.

Казалось бы, всего 2 лишних действия. Но это — эргономика, это — время, это — объём работы, который за рабочий день может быть больше, если все операции делаются быстро.

Потом, этот скалыватель порой ломает волокна, причём чистка, продувка особо не помогают. Двадцать раз сколол нормально, на двадцать первый достаёшь волокно — а оно сломалось в каком-то одном из нескольких «любимых» скалывателем мест: перед или после резиновой подушечки, или между подушечкой и ножом. Приходится зачищать и протирать спиртом заново. Вполне допускаю, что кто-то с этим не сталкивался, но факт есть факт.
На холоде и в сырости по не до конца понятным мне причинам начинает колоть хуже и волокна ломать чаще. Доходило до того, что стоишь ночью на обочине дороги в грязи под снегом с дождём, весь мокрый и злой, на капоте машины разложена почти сваренная муфта, которую надо обязательно доделать, не менее продрогший товарищ одной рукой с картонкой прикрывает сварочник от осадков, второй рукой светит фонариком, и тут как назло 2 волокна из 3х ломаются и приходится их переделывать задубевшими пальцами.

Ресурс кругового 16-позиционного ножа у китайского скалывателя довольно маленький: приходится часто (по сравнению с фуджикуровским) поворачивать на следующую позицию, иначе начинает плохо колоть. Когда нож прошёл полный оборот, его соответствующим регулировочным винтом поднимают на какие-то микроны и он проходит второй оборот. После этого — второе поднятие и третий оборот, потом замена ножа.
Полный ресурс хорошего японского скалывателя — где-то 48000 сколов. Вот что значит японская сталь! ,)

Круговые ножи для всевозможных скалывателей. Взаимный масштаб не соблюдён.

Есть и другие скалыватели. Например, дешёвые недо-скалыватели в виде прищепки, которые не обеспечивают точной перпендикулярности скола и которые я бы не советовал применять.

Принцип работы скалывателя такой:
1. Волокно (зачищенное от лака и протёртое от грязи) должно быть хорошо зафиксировано.
2. В момент скалывания на волокне алмазным ножом или ножом из твёрдой стали делается поперечная микроцарапина.
3. К волокну прикладывается такое усилие, чтобы оно треснуло аккурат по поцарапанному месту.

Рассмотрим подробнее скол одного волокна на типичном скалывателе.
1. Оптическое волокно зачищено на определённую длину, хорошо протёрто безворсовой салфеткой со спиртом. Пальцами стекла не касаемся!
2. Открываем фиксатор и крышку и осторожно закладываем волокно в скалыватель. Волокно при этом важно не запачкать и пальцами не влезть в нож! Волокна в лаковой оболочке закладываются в тонкую канавку, а пиг-тейлы в жёлтой оболочке — в толстую. Закладывать совсем толстые патч-корды нельзя, если надо сварить патч-корд — его нужно разделать как кабель, освободив волокно.
3. Волокно должно быть заложено так, чтобы граница между лаковым покрытием и голым стеклом легла на нужную нам цифру на линейке. Эта цифра говорит нам, сколько миллиметров голого стекла будет торчать из лака после скола. Для каждого сварочного аппарата эта цифра своя (например, для нашего Jilong’а KL-280 это 16 мм), надо её просто запомнить для своего аппарата. Если заложить так, что сколется меньшая длина — сварочнику не хватит диапазона подачи кареток, чтобы свести волокна, и он запищит и выведет на экран ошибку «Предел подачи» или «Заново уложите волокно». Если сколоть так, что стекла наоборот останется слишком много — всё сколется и сварится нормально, только вот защитная гильза-КДЗС (если она «короткого» стандарта 40 или 45 мм) может по длине оказаться короче, чем голый стеклянный участок волокна, и не защитить полностью оголённое волокно. В этом случае волокно без защитного лака очень легко сломается от изгиба на выходе из КДЗС (при той же укладке), и такую сварку нужно переделать.
4. Производим скол. В каких-то моделях для этого достаточно нажать на крышку скалывателя, в каких-то надо её закрыть, толкнуть пальцем каретку и снова открыть.
5. Открываем фиксатор, если надо — крышку и осторожно достаём сколотое волокно. Сразу, ещё не доставая, можно понять, не сломалось ли оно. Его теперь нельзя никуда класть, кроме как в сварочный аппарат, потому что стоит коснуться им чего угодно — оно сразу станет грязным. В сварочный аппарат его также надо закладывать таким образом, чтоб не зацепить кончиком никаких деталей и поверхностей: стоит случайно ткнуть торцом сколотого волокна в ту же V-канавку или в электрод при закладке в сварочник — и при сведении волокон вы увидите на этом волокне тонну грязи.

Волокна грязные, кроме этого к волокну прилипла большая пылинка

Такое выпачканное волокно, в принципе, можно попытаться очистить — сначала просто протереть салфеткой, а потом потыкать торцом в спиртовую, а затем в сухую салфетку. Вероятность процентов 60, что оно после этого будет чистым и хорошо сварится. Но всё же лучше его сразу перезачистить и переколоть, а ещё лучше — не ронять и не пачкать протёртые и сколотые волокна.
6. Сколотый кончик волокна, в зависимости от конструкции скалывателя, сам затягивается в контейнер для волокон, остаётся торчать в «валиках» или, если нет контейнера, падает на стол рядом со скалывателем. Соответственно в первом случае нужно просто проконтролировать, нормально ли затянуло волокно в контейнер (слишком длинное не поместится, поэтому зачищать волокна от лака по 10 см не нужно, иногда волокно может как-то соскочить и не затянуться в контейнер), во втором надо специальной ручкой прокрутить валики, чтоб волокно втянуло меж валиков в контейнер как бельё при отжиме в старой стиральной машине, а в третьем — тут же приложить к волокну кусочек изоленты, чтобы волокно к нему прилипло, а потом обклеить эти прилипшие к изоленте волокна со всех сторон. Вообще пользоваться скалывателем без контейнера для волокон КРАЙНЕ не рекомендую, и вот почему.
Кусочки оптического волокна, особенно без лака — это опасный отход производства. В странах с лучшей культурой переработки отходов их собирают и утилизируют. У нас, конечно, как придётся, но всё равно это не повод разбрасывать после себя волокна. Все осколки волокон нужно тщательно собирать! Если такой едва заметный кусочек попадёт в еду, в питьё — можно заработать язву желудка или прочие проблемы. Если он вопьётся в тело и сломается — теоретически может по кровотоку дойти до сердца, хотя обычно становится трудноизвлекаемой, очень неприятной занозой, которую никакой рентген не найдёт и которая крошится под пинцетом при попытке её вытащить. Да и просто волокна в одежде, в обуви, в сиденьях машины — не самая приятная вещь. Поэтому:
1. Никакой еды на рабочем месте.
2. Все волокна до последнего необходимо тщательно собирать. Даже если работа производится где-нибудь в полузатопленном канализацией подвале, где по колено мусора и блох, или в поле по колено в грязи — это не повод мусорить волокнами!
3. Скалыватель — только с контейнером для сколотых волокон.
4. По-хорошему следует пользоваться средствами защиты: очками, спецовкой, фартуком. Но этого никто не делает.
Я лично, когда приходит время чистить контейнер скалывателя от накопившихся кусочков сколотых волокон, сажусь за стол, стелю себе большой лист бумаги и над ним ссыпаю их в отдельную бутылочку, а потом тщательно собираю то, что упало. Вот радость-то будет врагам в ботинки высыпать.

Однако вернёмся к скалывателям.
Сами понимаете, что успешный скол зависит от микронов. Поэтому скалыватель нужно беречь от ударов, падений, грязи и кривых рук так же ревностно, как и сварочный аппарат. Он не зря упакован в шкатулку с мягким наполнением.

Нельзя крутить настроечные винты, не будучи точно уверенным, что делаешь. Нельзя лазить вовнутрь руками или твёрдыми предметами — есть риск порезаться и загубить заточку лезвия. Нельзя надолго оставлять скалыватель во влажной среде.

Просто нужно помнить: сварочный аппарат, скалыватель и рефлектометр — три незаменимых вещи, без которых работа встанет. Да, можно помучившись разделать кабель обычным ножом вместо НИМ-25. Да, можно снять лак с волокна бритвой вместо стриппера. Но сделать подручными средствами хороший скол малореально, сварить же волокно — невозможно.

Итак, мы вкратце рассмотрели скалыватели и принцип их работы.
Теперь познакомлю вас с механическим сращиванием волокон — и перейдём к подготовке волокон и их сварке.

Механическое сращивание оптических волокон

Механическое сращивание оптических волокон изначально позиционировалось как более дешёвая альтернатива сварным соединениям. Со временем, когда цены на оборудование снизились, а качество волокна и соответственно требования к параметрам линии выросли, механические соединения стали менее актуальны.
Достоинства:
1. Не требуется капитальных вложений в сварочный аппарат (но скалыватель и весь прочий инструмент всё равно нужен).
2. Выше мобильность монтажника оптики — не нужно таскать большой кейс со сварочником.
3. Подходит как дешёвый резервный вариант для временного восстановления связи, когда сварочника рядом нет или там сел аккумулятор посреди поля, а связь нужна немедленно.
4. Обычно механические соединители можно установить в стандартную кассету вместо КДЗС.
5. Один механический соединитель обычно может выдержать несколько перезаделок волокон, а гильза КДЗС одноразовая.
Недостатки:
1. Потери на соединении в любом случае сильно выше, чем в случае сварного стыка.
2. По времени возни требует не меньше, чем со сваркой.
3. Надёжность ниже. Иногда (от вибрации, от времени) соединение может нарушиться, особенно если файбрлоки/корелинки ставились уже б/у, и придётся долго и уныло искать, какой же из этих треклятых файбрлоков на этот раз отвалился.
4. Сварочный аппарат стоит дорого, но потом цена одного сращивания маленькая. С механическими соединителями — наоборот.
5. Для многих заказчиков такой монтаж — это несерьёзно.

Вообще я читал про случаи, когда короткая линия поднималась и почти без потерь пакетов работала, имея на себе 3-4 механических соединения, выполненных вообще без участия скалывателя! Такое возможно лишь благодаря иммерсионному гелю и везению (чтобы сколы были более-менее ровные, а не как наконечник копья). Но всё же это из разряда извращений, для монтажа механических соединителей всё равно необходим нормальный скалыватель. Тогда можно получать на механических соединениях затухания примерно от 0,1 дБ и выше: для магистрали это много, но как временный вариант или для короткой второстепенной линии — сойдёт.

Монтаж соединителя Fibrlok

Стандартов механического сращивания много.

Наверное, самый известный стандарт механического соединения — это «fibrlok».

Приходилось видеть пару раз вживую и даже монтировать (на обучении, правда). Соединитель представляет собой пластиковый параллелепипед, состоящий из трёх частей. Первая часть — это пластмассовое, в сечении U-образное основание-жёлоб. В него вставляется две других части: пластмассовая П-образная в сечении крышка с защёлками и металлическая V-образная в сечении канавка с круглым «ложем» под волокна не дне.

В эту канавку V-образной канавки с обеих сторон вставляются подготовленные сколотые волокна, обычно концы их макаются в специальный иммерсионный гель для снижения потерь и отражений от перехода света из стекла в воздух и опять в стекло. Капелька иммерсионного геля может уже быть внутри файберлока. Показатель преломления у этого геля близок к показателю преломления стекла сердечников волокон. Этот же гель зачастую обладает гидрофобными свойствами.
Сама канавка может немного сгибаться вокруг заложенных волокон, отдалённо похоже на рояльные петли. Когда волокна заложены, сверху на эту канавку одевается П-образная крышка-фиксатор, которая при одевании сжимает V-канавку, плотно фиксируя вставленные волокна, и сама фиксируется защёлками.

Есть и другие стандарты. Например — Corelink, мне его тоже приходилось видеть вживую. Принцип работы похож на Fibrlok, открывается ключиком.

Ещё мне приходилось на первой работе, когда я мало что знал про оптику, видеть монтаж какого-то механического соединителя, который открывался специальным механизмом на идущем в комплекте монтажном микро-столике. Что за соединитель — уже не вспомнить, прошло 5 лет.

Вывод — таких соединителей много стандартов, с собой можно носить десяток файберлоков на всякий случай, но разумно ли их использовать «на постоянку» — большой вопрос. Сварочный аппарат, конечно, недешёвый, но после пары крупных проектов он себя окупит. А механические соединители сами по себе стоят ощутимо, по времени монтируются столько же, как и сварное соединение, затухания и отражения дают больше, надёжность ниже.

Итак, мы рассмотрели сварочные аппараты, скалыватели и механические соединители. Самое время продолжить рассказ про подготовку и сварку оптического волокна.

Подготовка оптических волокон

В первой части мы остановились на том, что разделали кабель, протёрли волокна, подготовили муфту (или собрали кросс) и завели в неё/в него кабель. Продолжаем монтаж. Впрочем, до процесса сварки нужно сделать ещё кое-что важное.

Следующий важнейший шаг — это маркировка модулей и волокон. Собственно, промаркировать кабель следует ещё до ввода в муфту, иначе это будет сделать не так удобно, просто я позабыл в первой части об этом написать. Но маркировать модули нужно обязательно. Если этого не сделать — потом придётся продёргивать, какие волокна в какой модуль идут. Поверьте, это очень неудобно и легко ошибиться.

Для маркировки используются вот такие бумажные или тряпичные наклейки-маркеры.

Они часто продаются в виде блокнотика с такими листами или в виде десяти барабанчиков, на которые накручены ленты с цифрами от 0 до 9. Обычно входят в комплект муфт, реже — в комплект кросса.

Очень распространённая и при этом труднообнаруживаемая и неприятная ошибка нов и чков (да и опытные порой этим грешат) — это перепутать модули. Красный (первый) и второй модули перепутать трудно, а вот белые/натуральные/бесцветные — запросто, они же одинакового цвета… Это тот самый случай, когда можно в упор не заметить глупой ошибки. Поэтому семь раз проверь — один раз промаркируй и спаяй.
На этих картинках я схематично нарисовал разрезанный кабель и принцип маркировки его модулей, а также показал пример маркировки реального кабеля.

Маркируются модули следующим образом.
У них обычно цветовая маркировка, которая указана в паспорте кабеля. Тем не менее первый модуль — всегда красный, исключений пока не встречал ни разу. Вот мы на чистые протёртые волокна, выходящие из этого первого модуля, сразу и клеим цифру «1».
Следующий модуль будет тот, который «цветной» и стоит около красного. Около красного, безусловно, стоит 2 модуля, слева и справа, но с другой стороны будет или белый (он же натуральный, он же бесцветный — везде по-разному пишут), или чёрный (или тоже белый) модуль-пустышка. Так вот тот, что около красного и «цветной» (обычно жёлтый, зелёный, синий) — будет второй. Клеим на его волокна цифру «2».
Третий модуль может быть в зависимости от кабеля как ещё одним цветным, так и белым/натуральным/бесцветным. Важно понять следующее. Первые два модуля своим расположением уже задали нам направление «обхода» по кругу модулей в кабеле — либо по часовой стрелке, либо против. Вот мы и продолжаем это направление и клеим на волокна следующего модуля цифру «3». Красный — первый, цветной — второй, следующий по повиву — третий. Ещё один следующий по тому же направлению «обхода» по кругу, обычно бесцветный — четвёртый, и так далее.

Всё вот так просто. Но путают модули часто, и найти и устранить это бывает очень непросто: если в линии пара десятков муфт, которые придётся вскрывать, причём многие из них закопаны на пару метров в грунт и над ними уже колосится кукуруза или находится размытая дождями пашня — сами понимаете, какое мучение с лопатами на жаре исправлять такой косяк.

Как найти место, где перепутали модули?

«Перепутка» определяется следующим образом. Предположим, у нас прямая линия: 2 кросса и между ними несколько муфт.

На одном кроссе становится человек с передатчиком оптического излучения длиной 1310 или 1550 нм, на втором кроссе — человек с тестером-приёмником, на котором выставляет ту же длину волны. Ставят и приёмник, и передатчик на первые порты. Если волокна не перепутаны и первый порт на одном кроссе действительно приходит на первый порт второго кросса, тестер покажет некоторый уровень сигнала. И так, созвонившись для координации действий по телефону, «протыкивают» все порты на кроссах.

Кстати: в прежние времена, когда сотовых телефонов ещё не было, а оптику уже тянули, использовались так называемые оптические телефоны: пара трубок с аккумуляторами, настроечными ручками, микрофоном, динамиком и одним или двумя разъёмами FC или LC. Можно поговорить, встав на пару свободных волокон или даже на одно волокно (в этом случае приём на 1310 нм, передача на 1550). Я разок пользовался таким. Сейчас в целом это не нужно, так как, во-первых, есть сотовые, во-вторых на многих мультиплексорах есть встроенный телефон для связи между узлами сети, в-третьих, на многих узлах связи есть городской телефон. Но в принципе может иногда возникнуть необходимость и в таком девайсе.

Вернёмся к поиску «крестов» на линии. Если есть «перепутка» — это сразу становится понятно: начиная с какого-то порта (на нашем рисунке — с пятого) на «передающем» кроссе идёт просто следующий порт, а на втором «приёмном» кроссе сигнала в этом же порте нет, зато он (и последующие n портов) есть в порте со сдвигом на х*n портов, где n — число волокон в модуле, х — число модулей, которые «перескочили» (в нашем случае n=4 волокна в модуле, x=1 (на 1 модуль перескочили): порты с 1 по 4 проходят как надо, а 5-й приходит на 9-й, 6-й на 10-й и так далее.

По-хорошему в случае перепутки надо вскрывать и перебирать все муфты. Можно, конечно, упростить задачу поиска такого косяка: вскрыть муфту посередине линии и вручную проверить её, продёрнув по волокну из каждого модуля. Если на ней перепутки нет, то нужно осторожно (чтоб не сломать) загибать на ней волокна по одному из модуля (скажем, первое из первого модуля, первое из второго модуля и т.д.), а напарник с рефлектометром на кроссе будет смотреть, укоротилась линия или нет. (Помним, что сильно перегнутое волокно теряет излучение на изгибе и дальше сигнал не пропускает). Если укорачиваются именно те волокна, какие и должны — значит, косяк дальше, между вскрытой муфтой и дальним кроссом. Если загибаем, к примеру, волокно из третьего модуля, а короче стало аналогичное волокно с четвёртого модуля — значит, косяк на какой-то муфте между кроссом, где рефлектометр, и вскрытой нами муфтой. Закрываем муфту и едем вскрывать какую-то муфту между кроссом и только что вскрытой до этого и всё повторяем. Для таких работ очень нужно иметь схему распайки и схему линии, на которой будут указаны расстояния от кроссов до всех муфт.

Если схема распайки сложная, в линии много «тройниковых» (или «отпайных») муфт, спаяны кабели с разными цветами волокон и разным количеством их в модулях — задача сильно усложняется. Тут уж придётся собрать мозговой штурм, всерьёз включить мозг и посидеть над схемами, вырабатывая самый оптимальный план поиска муфты с перепуткой.
А вот если в такой сложной линии 2 и более места, где перепутаны модули, то…
… спайщикам нужно больше тренироваться, а не варить сразу большие сложные объекты. И проектировщикам такой сложной схемы распайки можно передать наилучшие пожелания.

Нет — можно, конечно, схалтурить: тупо переткнуть/перекрутить пиг-тейлы изнутри одного из кроссов так, чтобы все порты приходили друг на друга в соответствии со схемой. Но во-первых, заказчик на приёмке может и заглянуть в кроссы, во-вторых, получается, мы сдаём линию, часть которой распаяна непонятно как, а не в соответствии с документацией. Через год часть волокон в линии продадут, часть сдадут в аренду всяким провайдерам, ФСБшникам, транспортникам и прочим организациям. Кому-то потребуется что-то вварить в какую-то из муфт, соответствующий модуль разрежут, чтобы к нему подпаяться, а там окажется, что сигнал идёт не по тем волокнам, по которым должен, и мы разрезали не тот модуль и уронили чей-то магистральный DWDM. Который обязательно окажется незарезервированным! Или как вариант окажется, что мы отрубили связь ФСБ. Или уронили сотовую связь на большой территории. Или интернет+телефон с загородной виллы какого-нибудь депутата. Трёхэтажные и продолжительные проклятия от службы эксплуатации в адрес горе-строителей гарантированы! А там как знать, может, в зависимости от ущерба за перерыв связи будет и судебный иск. Да и кто наймёт потом такого подрядчика, сдавшего линию со скрытым дефектом? Не делайте таких вещей своим коллегам-связистам: если уж перепутали модули — надо до сдачи линии найти и исправить.

Бывает лайт-версия перепутки: когда путают не модули, а пару волокон. Например, при плохом освещении запросто можно перепутать белое и серое волокно, серое и бесцветное/прозрачное, белое и светло-розовое, зелёное и бирюзовое и пр. По крайней мере это найти проще: если в муфте в кассете подписано, где какие волокна лежат и куда идут, можно просто открыть муфту и сравнивая со схемой посмотреть, какой цвет на какое волокно разварен. Но если муфты труднодоступны, всё равно радости мало.

Так что вы убедились, как неприятна ошибка с перепутанными модулями или волокнами, и как трудно может быть её исправить. Лучше всё дотошно промаркировать, чем потом бегать по полям с лопатами и трассоискателем или заниматься гимнастикой на опорах с лестницей, откапывая/снимая со столбов муфты, и завалить срок сдачи линии.

Ещё скажу пару слов про случай, когда в кабеле один-единственный модуль и в нём много волокон. Я встречался с таким кабелем Siemens, где маркировка была выполнена следующим образом. Когда снимаем трубку-модуль, перед нами пучок волокон в гидрофобе. Так вот не надо спешить протирать этот гидрофоб. Если попробовать разделить волокна не протирая, выяснится, что они идут двумя или более группами, каждая из которых обёрнута «спиралью» из нитки своего цвета: скажем, синяя и оранжевая нитки. Шаг повива у ниток большой, так что протирая гидрофоб, мы можем легко нарушить ниточную маркировку смешать такие «подмодули», придётся снова разделывать кабель.

Волокна на всех кабелях мы промаркировали. Но если мы варим кросс — томы паяем не кабели между собой, а один кабель развариваем на пиг-тейлы кросса. Я рекомендую эти пиг-тейлы также все промаркировать этими же самоклеящимися циферками. Можно этого и не делать, но придётся во время сварки отвлекать внимание ещё и на то, правильный ли пиг-тейл взят. Конечно, это проще, чем продёргивать непромаркированный модуль кабеля, и в случае ошибки пиг-тейлы на кроссе легко поменять местами: тут это ничем не грозит. Но лучше всё же потратить 10 минут, промаркировать и забыть. Некоторые кроссы идут уже собранные и с промаркированными по порядку (и иногда даже зачищенными) пиг-тейлами, тогда повезло: сэкономим кучу времени и наклейки-маркеры.

Итак, модули/волокна и пигтейлы промаркированы. Теперь мы (уже введя в муфту кабель и закрепив его за косичку из кевлара, под специальный зажим, за силовой центральный элемент или червячным хомутиком к стальной рамке муфты) крепим модули к кассете (заранее продумав, какие модули в какую кассету пойдут). Я предпочитаю подматывать кончики модулей изолентой (но так, чтобы было видно, какого цвета кончик), а затем за подмотанное место уже крепить парой маленьких стяжек к кассете: в этом случае их трудно случайно выдернуть из кассеты, а без изоленты они легко выскакивают из-под стяжки: сила трения покоя пластиков типа лавсана крайне мала. Правда, если модули недостаточно хорошо оттёрты от гидрофоба — изолента к ним не прилипнет.

Следующий этап — отмеривание волокон в кассете.

Они отмеряются путём предварительной укладки в кассету и подрезаются ножницами у центра ложемента для КДЗС, в котором планируется их уложить после сварки.

ПРОДУКЦИЯ И РЕШЕНИЯ ДЛЯ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИХ СЕТЕЙ СВЯЗИ

РАСПРОДАЖА.

Курс валют ЦБ РФ

Сварка оптоволокна

Сварочные аппараты:

Сварочные аппараты, как правило, состоят из следующих элементов:

1. Микроскоп или камера + дисплей – применяются для точного позиционирования волокон относительно друг друга.
2. Сварочная камера – объединяет в себе зажимы для волокон, манипуляторы (для перемещения их под микроскопом), сварочную дугу.
3. Тепловая камера – необходима для термоусадки защитной муфты на сваренный участок.

Технология:

1. Для начала оптические кабели “разделываются” и жилы зачищаются, на волокна одного из кабелей надеваются специальные муфты.
2. Волокна, предназначенные для сварки, укладываются в зажимы.
3. Под микроскопом с помощью манипуляторов происходит их совмещение.
4. Осуществляется непосредственный процесс сварки, при котором дуга накаляется до большой температуры и происходит сплавление волокон.
5. Аппарат осуществляет проверку соединения “на разрыв” (попытка разрыва соединения средствами механической деформации).
6. Муфта сдвигается на место сварки и этот участок помещается в тепловую камеру, где происходит термоусадка (сужение) муфты.
7. Сваренные волокна аккуратно укладываются в сплайс-пластину.

Цикл сварки оптического волокна автоматического сварочного аппарата

Метод Lid является наиболее эффективным, поскольку, в отличие от метода Pas, качество сварного соединения в большей мере зависит от сварочного аппарата, а не от индивидуального мастерства персонала. в современных сварочных аппаратах для управления процессами юстировки и сварки используются микропроцессоры, с помощью которых возможна оптимизация процесса сварки для получения минимальных (менее 0,1 дб) потерь в местах соединений оптических волокон. В процессе оплавления оптические волокна подаются одновременно для предотвращения укорачивания одного из них в месте сварки. операции оплавления и сваривания, как правило, выполняются автоматически. в современных автоматических сварочных аппаратах для снятия механического напряжения в точке соединения оптических волокон предусмотрен режим прогревания места стыка по окончании процесса сварки. такой режим называется “режимом релаксации”. Цикл плавления (длительность подачи и сила тока как для предварительного оплавления, так и для сварки и релаксации) для оптических волокон различных производителей и типов различны.

Некоторые сварочные аппараты, кроме рассмотренных выше способов контроля качества места сварки, используют еще и тест на растяжение во избежание нарушения соединения во время манипуляций при выкладке сростков в кассету, а также в дальнейшем, в процессе эксплуатации. Соединенное оптическое волокно прочно закреплено в направляющих платформах (которые используются при юстировке). под контролем микропроцессора по завершении этапа сварки эти направляющие платформы расходятся в противоположные стороны, образуя строго нормированное продольное усилие на растяжение, приложенное к месту стыка. считается, что стык, прошедший такое тестирование, более надежен и выполнен более качественно. При невозможности получения стыка, способного пройти этот тест, но удовлетворяющего по параметрам передачи, эту опцию можно отключить.

Схема этапов сварки оптических волокон с минимизацией потерь и компенсацией смещения.

Особо следует отметить сварку ленточных элементов (ленточных волоконно-оптических кабелей, отличающихся большим количеством оптических волокон). эту операцию можно проводить, только применяя полностью автоматический сварочный аппарат, с помощью которого можно соединить до 12 оптических волокон приблизительно за 3 минуты, причем средний уровень потерь составит около 0,1-0,15 дб. однако для сваривания ленточных элементов необходим опытный, хорошо подготовленный персонал. Во время сварки оптические волокна размещаются с соответствующим смещением от оси электродов, что обеспечивает равномерное нагревание. до начала процесса сваривания и по его завершении проверяется смещение оптических волокон, состояние торцевых поверхностей, а также деформация.

При сваривании ленточных элементов необходимо, кроме основных процессов, рассмотренных ранее, провести еще три технологические операции: устранить расхождения торцов соединяемых оптических волокон, плавление всех волокон выполнить одновременно с одинаковой температурой, в процессе предварительной оценки измерить уровень вносимых потерь рефлектометром. Если оказалось, что результаты не отвечают требованиям, процесс сварки повторяют.

Как показывает практика, предварительная оценка качества сварных соединений оптических волокон, базирующаяся на методе PAC, может содержать погрешность в диапазоне 5-1000%, поэтому окончательный вывод о качестве сварного соединения стоит делать после измерений рефлектометром. По мере совершенствования качества сварочного оборудования и технологии сварки возрастают возможности получения сварных соединений оптических волокон высокого качества. потери на сварных соединениях зависят от нескольких факторов: опыта персонала, геометрических погрешностей свариваемых оптических волокон, а также от материалов, из которых изготовлены волокна. особенно часто проблемы возникают при сварке оптических волокон различных производителей. Дело в том, что оптические волокна различных производителей изготавливаются с использованием принципиально отличающихся друг от друга технологических процессов. В результате материал оптических волокон – кварцевое стекло – не является идентичным в волокнах различного происхождения, несмотря на то, что параметры оптических волокон, указанные в спецификациях фирм-производителей, отличаются незначительно.

Факторами, определяющими свойства стекла, являются технология изготовления и качество материалов. многочисленные исследования показали, что тысячные доли процента примесей в кварцевом стекле оказывают большее влияние, чем добавки в десятки процентов тех же компонентов к многокомпонентным стеклам. Для сварки наибольшее влияние имеют следующие характеристики: плотность, коэффициент теплового расширения, показатель преломления, вязкость и механические характеристики. Эти параметры определяют оптические потери в местах сращивания и должны приниматься во внимание при использовании оптических волокон, произведенных по различным технологиям, в пределах одного элементарного кабельного участка ВОЛС. Особое внимание следует уделять идентификации оптических волокон в кабеле по типу, производителю и технологии изготовления.

Дополнительную информацию по возможным устройствам можно получить здесь.

Материал из Википедии — свободной энциклопедии.

СКС (структурированная кабельная система)

проектирование, расчет, монтаж, тестирование – курсы, семинары, обучение, программы

Полезные ссылки

ОБУЧЕНИЕ ЦОД 26-28 марта Москва

Соединение оптических волокон – сварка и механический сплайс

Для объединения сетей, расположенных в разных зданиях, в единое информационное пространство, не обойтись без построения магистральных кабельных линий. В зависимости от требуемой скорости передачи данных или сигналов, расстояний между портами активного оборудования для магистрали могут применяться различные технологии и среды передачи данных: коаксиальные кабели, кабели витая пара, оптические кабели и беспроводные технологии.

С функциональной точки зрения, когда расстояния между сетями свыше 150 метров, и когда требуется передать данные свыше 10 мбит/сек, самым лучшим вариантом на сегодняшний день является применение оптических кабелей и построение волоконно-оптических линий связи (ВОЛС). Средой передачи данных в ВОЛС является оптическое волокно (оптоволокно).

Рис. 1 Структура оптоволокна

Конструкция оптического волокна изображена схематично на рисунке 1, а и б – сердцевина и оболочка оптоволокна, в, г и д – буферная, упрочняющая и защитная оболочки. При построении магистрали в СКС стандартами допускается использовать два типа оптических волокон: одномодовое и многомодовое оптоволокно.

Преимущества использования оптических кабелей очевидны, это и широкая полоса пропускания, на сегодняшний день ограниченная исключительно возможностями оконечного оборудования, низкий уровень затухания, позволяющий использовать линию связи на расстоянии нескольких десятков километров без усиления оптического сигнала, хорошую защищенность информации, которую нельзя считать из линии не нарушив ее целостность, и многое другое. Но у ВОЛС есть и недостатки, одним из которых являются некоторые сложности при соединении отдельных участков кабеля. И одна из самых ответственных работ после прокладки кабеля, требующая наличия на фирме высококвалифицированных специалистов, соединение оптических волокон.

На сегодняшний день существует множество технологий соединения оптических волокон. Я в данной статье рассмотрю две из них – это дуговая сварка, осуществляемая при помощи сварочного аппарата и механическое соединение внутри специальной муфты – сплайса (не путайте с кабельной муфтой, служащей для соединения, двух или нескольких оптических кабелей).

Сварка оптоволокон

Для сварки оптических волокон применяется специальный сварочный аппарат. Это комплексное устройство, содержащее в себе микроскоп, служащий для юстировки волокон, зажимы с v-образными желобками для надежной фиксации волокон и микроприводами, служащими для автоматизации процесса, дуговую сварку, термоусадочную камеру для прогрева защитных гильз, микропроцессор, служащий для управления аппаратом и систему контроля качества.

Технология процесса сварки оптоволокон состоит из следующих шагов:

• Снятие оболочек, изображенных на рис. 1 в-г с помощью стриппера буферного слоя – инструмента, предназначенного для работы с волокнами различных диаметров.
• Подготовка волокна к сварке. Сначала на один из концов одевается термоусадочная гильза, необходимая для защиты места сварки. Затем зачищенные концы оптоволокон обезжириваются с помощью безворсовой салфетки, смоченной в спирте. После обезжиривания торец волокна скалывается особым приспособлением – скалывателем. Угол скола должен составлять 90°±1.5°, в противном случае на месте сварки образуется неоднородность, приводящая к большому затуханию и обратным отражениям. После скола оптические волокна укладываются в сварочный аппарат.
• Сварка. Сначала волокна в аппарате выравниваются. Если аппарат автоматический, то он сам оценивает угол скола, юстирует волокна друг относительно друга и, после подтверждения со стороны оператора, проводит процесс сварки. Если аппарат неавтоматический, то все эти операции производятся специалистом вручную. В процессе сварки волокна нагреваются и плавятся электрической дугой, затем совмещаются, и место сварки дополнительно прогревается для устранения внутренних напряжений.
• Контроль качества сварки. Автоматический сварочный аппарат анализирует изображения, полученные от микроскопа и выдает приблизительную оценку уровня потерь. Более точно результат можно оценить с помощью оптического рефлектометра – прибора, позволяющего выявить неоднородности и степень затухания на протяжении всей линии.
• Защита места сварки. Защитная гильза, одетая на один из концов кабеля, сдвигается на место сварки и помещается в термоусадочную печь примерно на минуту. После остывания гильза помещается в защитную сплайс-пластину муфты или оптического кросса, где укладывается технологический запас волокна.

Механическое соединение оптических волокон – механический сплайс

Для механического соединения оптических волокон используется специальное устройство – сплайс (splice), схематичная конструкция которого изображена на рисунке 2.

Рис. 2 Конструкция сплайса для механического соединения оптических волокон

Сплайс состоит из корпуса (а), в который, через специальные каналы и направляющие в вводятся сколотые концы волокон (г). Направляющие служат для прецизионной стыковки торцов в камере, заполненной иммерсионным гелем (д), необходимым для сведения к минимуму переходного затухания и герметичности соединения. Показатель преломления геля близок к показателю сердцевины волокна, что позволяет свести к минимуму обратное отражение. Сверху корпус закрывается крышкой (б).

Технология процесса соединения оптоволокон при помощи механического сплайса состоит из следующих шагов:

1. и 2. Аналогично пунктам 1 и 2 при использовании сварки волокон. Концы волокон зачищаются, обезжириваются и у них скалываются торцы. Допуски по углам скола так же очень жесткие. Отличие механического сплайса от сварного сплайса – не требуется использование термоусадочной гильзы, так как механический сплайс выполняет функцию механической защиты оптических волокон.

3. Механическое соединение. Подготовленные концы волокон вводят с разных сторон через боковые каналы сплайса в камеру, заполненную иммерсионным гелем. Волокна вводятся до взаимного контакта. После введения крышка сплайса закрывается и надежно скрепляет место соединения.

4. Укладка. Собранный сплайс устанавливается на сплайс-пластину муфты или кросса, вместе с ним укладывается технологический запас волокна.

Качество механического соединения можно проверить с помощью оптического тестера или рефлектометра.

Сравнение использования сварки или механического соединения оптических волокон

Каждый из двух приведенных способов имеет свои достоинства и недостатки.

К достоинствам сварного соединения можно отнести низкое переходное затухание, высокую надежность и быстрая скорость соединения волокон. Недостатком является высокая стоимость оборудования (сварочного аппарата), наличие квалифицированного оператора, необходимость в большей площади для выполнения работ и электропитание (либо подзарядка) сварочного аппарата.

Достоинствами механического соединения являются простота и малые затраты времени на монтаж, меньшая длина технологического запаса волокна, недостатки – более высокий уровень переходного затухания.

Применение описанных в статье способов применения

Сварное соединение имеет смысл использовать при построении длинных участков магистралей. В случаях, требующих высокого качества линии, например, при построении высокоскоростных ВОЛС для ЦОД, где требуются низкие параметры затухания и обратных отражений.

Сращивание при помощи механического сплайса применимо чаще всего для временных соединений, например, при срочном устранении повреждений кабеля, для монтажа малобюджетных линий и при работе в труднодоступных местах.

Поделиться информацией

Вы можете послать эту статью или новость коллеге или знакомому по email со своим комментарием, пригласить обсудить ее. Просто нажмите на иконку конверта —>

Сообщения, вопросы и ответы

Вы можете задать вопрос, написать комментарий, обсудить данную новость или статью.