2.5 Монтаж оптичних кабелів

Монтаж оптичних кабелів проводиться з метою з’єднання окремих довжин кабелю між собою, а також підключення кабелів до відповідного обладнання. Монтаж ОК дуже трудомістка і відповідальна задача, яка потребує високої кваліфікації персоналу. З’єднання кабелів часто проводиться у польових умовах, що ще більше підвищує складність цієї роботи.

Монтаж ОК включає в себе розділяння елементів ОК з метою вивільнення ОВ від захисних оболонок, підготовки ОВ до з’єднання, з’єднання ОВ та інших елементів ОК, наприклад дротів дистанційного живлення, перевірки якості з’єднання та монтаж місця з’єднання в спеціальну з’єднувальну муфту, яка забезпечує захист місця з’єднання від зовнішніх впливів. Монтаж ОК проводиться за допомогою спеціалізованого обладнання, яке повинно забезпечити надійність з’єднання, рекомендований рівень втрат в місцях з’єднання, економічність.

В якості критеріїв надійності як правило розглядаються гарантований строк служби, стабільність параметрів та механічні характеристики з’єднань. Майже усі виробники обладнання для монтажу ОК гарантують стабільність параметрів і строк служби з’єднань на протязі 20-30 років, що відповідає строку служби ОК. Механічні характеристики залежать від способу з’єднання і визначаються головним чином механічними властивостями ОВ або конструкцією механічних з’єднувачів при їх використанні. Наприклад при з’єднання ОВ за допомогою зварювання максимальне зусилля на розрив 20-50 Н, а при застосуванні механічних з’єднувачів – в діапазоні від 10 до 35 Н.

З’єднання ОВ призводить до виникання втрат енергії оптичного сигналу. Ці втрати можуть бути досить великими і навіть перевищувати рівень кілометричних втрат ОВ. Причини, що викликають втрати в місцях з’єднання ОВ показані на рис. 2.10. Втрат, які показані на рис. 2.10 в непарних прямокутниках можна уникнути ще на стадії проектування, вибравши відповідним чином кабелі, що з’єднуються. Втрати, які на рис. 2.10 в парних прямокутниках можна зменшити і навіть уникнути, за винятком френелівських втрат, виконавши належним чином з’єднання або вибравши механічний з’єднувач відповідної конструкції.

Рисунок 2.10 – Класифікація втрат в з’єднаннях ОВ

Залежність втрат від різного виду похибок при з’єднанні ОВ наведені на рис. 2.11.

а)

б)

в)

Рисунок 2.11 –Залежність втрат від похибок при з’єднанні ОВ

г)

Закінчення рисунку 2.11 –Залежність втрат від похибок при з’єднанні ОВ

Френелівське відбиття (втрати), залежність якого наведена на рис. 2.11 г виникає на межі розподілу двох середовищ через наявність тонкого прошарку повітря між з’єднуємими ОВ, через неякісну поліровку торців ОВ та забруднення, наявність мікро тріщин та інше. Для зменшення френелівських втрат в механічних з’єднувачах застосовують імерсійну рідину – рідину, показник заломлення якої точно рівний, або близький до показника заломлення серцевини ОВ. Мінімальний рівень френелівських втрат при ідеальних умовах становить 0,35 дБ.

2.5.1 З’єднування оптичних волокон в кабелі

З’єднання ОВ в кабелі можуть бути роз’ємними і нероз’ємними. Роз’ємні з’єднання виконуються механічними з’єднувачами, нероз’ємні - можуть виконуватися за допомогою склеювання, зварювання, а також механічними з’єднувачами. Для забезпечення якісного з’єднання, необхідно, щоб відхил поверхні торця від перпендикуляра до осі волокна не перевищував1%, а поверхня торця була "дзеркальною" [14]. Це досягається застосуванням спеціального сколюючого інструменту, а також поліруванням торців при механічних з’єднаннях, або оплавленням при зварюванні.

2.5.2 Механічні з’єднувачі

Останнім часом механічні з’єднувачі набувають все більш широкого застосування. Це визначається цілим рядом переваг таких з’єднувачів з точки зору економічності та надійності.. Так за даними різних фірм, що випускають обладнання для ВОЛЗ, вартість одного механічного з’єднувача становить 20-40 USD, в той час, як вартість пристроїв для отримання зварних з’єднань ОВ становить 20-30 тисяч USD. Крім того, отримання з’єднань за допомогою механічних з’єднувачів займає не більше 3 хвилин і може виконуватись робітниками порівняно низької кваліфікації. Виконання ж зварних з’єднань потребує більшого часу і більш високої кваліфікації робітників. В той же час механічне з’єднання займає більше місця і потребує з’єднувальних муфт більших розмірів. Основними вимогами до механічних з’єднувачів є мінімізація втрат, забезпечення високої ремонтопридатності, спрощення монтажу. Для з’єднання ОВ на магістральних ВОЛЗ, де необхідна мінімізація втрат, використовуються з’єднувачі з загасанням не більше 0,3 дБ. Для відносно коротких ліній міжстанційного зв’язку, абонентських та локальних мереж можуть використовуватись більш прості і дешеві з’єднувачі з більшими втратами.

Існує досить велика кількість конструкцій механічних з’єднувачів різних фірм. Один з прикладів конструкції та зовнішній вигляд нероз’ємного механічного з’єднувача типу Fibrlok наведений на Рис. 2.12.

Рисунок 2.12 – Нероз’ємний механічний з’єднувач типу Fibrlok

З’єднувач складається з 3-х частин: пластмасо - алюмінієвої основи 1, металевого елемента 2 та пластмасової кришки 4. Оптичне волокно 3 уводять в з’єднувач через отвір 5 і кріплять натисканням на пластмасову кришку 4. Для оптичного узгодження ОВ, що з’єднуються, застосовується спеціальний імерсійний гель. Такий з’єднувач має загасання не більше ніж 0,2 дБ, дозволене зусилля на розтяжіння до 0,34 кг, діапазон робочих температур від мінус 40⁰ С до плюс 80⁰ С, час, що потрібен на виконання одного з’єднання не перевищує 3-х хвилин.

Роз’ємні механічні з’єднувачі використовуються там, де необхідні багаторазові з’єднання-роз’єднання ОВ, наприклад при підключенні ОВ до джерел і приймачів випромінювання, а також при необхідності багаторазових з’єднань ОВ між собою. Найбільш широке застосування отримали роз’єми штекерного типу. Основними елементами таких роз’ємів є два штекера-кінцевика, в яких закріплюється ОВ, та роз’ємна муфта, що з’єднує штекери. Неточності при виготовлені кожного з цих елементів викликають появу втрат в роз’ємі. Головними факторами, які викликають такі втрати є поперечне зміщення осей, кут між ними та френелівське відбиття. Для зменшення втрат торці ОВ шліфують та належним чином формують для забезпечення фізичного контакту. Приклади формування ОВ для забезпечення фізичного контакту наведені на Рис. 2.13: а - заокруглення, б - п’єдестал, в - виступаюче ОВ.

Рисунок 2.13 – Методи отримання фізичного контакту

Зовнішній вигляд деяких роз’ємних з’єднувачів наведені на рис. 2.14, а їх характеристики – в таблиці 2.2.

Рисунок 2.14 – Приклади конструкції роз’ємних оптичних з’єднувачів