4. Оптичні з'єднувачі

Оптичні з'єднувачі призначені для постійного або тимчасового, роз'ємного або нероз'ємного з'єднання волокон. Основні параметри з'єднувача — втрати і рівень зворотного віддзеркалення, що вносяться. Джерела втрат були розглянуті вище — це геометричні погрішності виготовлення і позиціонування волокон, неспівпадання апертур, дефекти стикуємих торцевих поверхонь, френелівське віддзеркалення на межах. Для мінімізації втрат необхідне точне взаємне позиціонування волокон, що сполучаються, що особливо складно досягти для одномодових волокон (діаметр серцевини < 10 мкм). Важливою характеристикою з'єднувачів є діапазон робочих температур — теплове розширення компонентів з'єднувача впливає на точність позиціонування зі всіма витікаючими наслідками. Якість з'єднань сильно пов'язана з вартістю з'єднувачів або необхідного устаткування, тому ідеального з'єднувача на всі випадки життя немає. На довгих лініях, де критичне загасання, застосовують більш дорогі з'єднувачі або зварку. В локальних мережах, де вимоги до загасання, як правило, нижче, але з'єднувачів більше, на їх вартості прагнуть заощадити.

Нероз'ємні з'єднання — зварка і сплайси

Найкраще постійне нероз'ємне з'єднання волокон забезпечує зварка — втрати, що вносяться < 0,05 дБ (типове значення 0,01 дБ для ММ і 0,02 дБ для SM), зворотні віддзеркалення < -60 дБ. Перед зваркою волокна звільняють від захисного буфера і спеціальним інструментом сколюють кінчики. Якісно виконана операція забезпечує досить гладку поверхню сколу, перпендикулярну до осі волокна. Підготовлені кінці закріплюють в зварювальному апараті, який здійснює точне позиціонування волокон по трьох координатах. Позиціонування виконується автоматично або вручну, під наглядом через мікроскоп. Після точного поєднання стик зварюється електричною дугою. Місце зварки через внутрішні напруги стає досить крихким. Від зламу його захищають спеціальною термоусадочною трубочкою, яку надягають на один з кінців до зварки, а потім насувають на стик і нагрівають. Головний недолік зварки — необхідність використовування дорогого устаткування і джерела електроенергії на місці роботи. Зварка в основному застосовується при прокладці довгих ліній, де велика кількість стиків ставить жорсткі обмеження на загасання і надійність з'єднання, що вноситься.

Для нероз'ємного (постійного або тимчасового) з'єднання волокон без не користування зварки застосовують механічні з’єднувачі-сплайси (splice) Сплайси фіксують волокна в необхідному положенні і звичайно допускають багаторазове використовування. Конструкції сплайсів різноманітні.

Роз'ємні з'єднання

Для роз'ємного з'єднання двох волокон на їх кінці встановлюють коннектори (connector, plug), вони ж вилки, які вставляють в сполучні розетки (receptacle).

Коннектор має два функціональні елементи — корпус 1 і наконечник 2. Наконечник (ferrule), закріплюваний на волокні, забезпечує його центровку в розетці. Від матеріалу, з якого виготовлений наконечник, залежить якість коннектора — рівень втрат, що вносяться. Кращим матеріалом вважається кераміка — допуски при її обробці мінімальні, потім йде неіржавіюча сталь, найдешевші коннектори мають пластмасовий наконечник. Волокно закріплюється в наконечнику або за допомогою епоксидного клею (традиційний спосіб), або за допомогою обтиску відповідної деталі коннектора. Виступаючий кінчик волокна сколюють і полірують. Поліровка необхідна для того, щоб стикуємі волокна в наконечниках могли якомога ближче присуватися один до одного, а шорсткості поверхонь не вносили б додаткових втрат. Наконечник закріплюється в корпусі коннектора або нерухомо, або відносно вільно. Корпус забезпечує закріплення кабелю і фіксацію коннектора в розетці. «плаваюче» закріплення наконечника захищає сам оптичний стик від механічних дій на корпус коннектора і кабель.

Розетка складається з корпусу і центруючої вставки. Корпус розетки 3 забезпечує її кріплення на панелі і фіксацію коннекторів. Вставка 4 забезпечує точне взаємне позиціонування наконечників коннекторів. Вона може закріплюватися жорстко або «плаваючою». Матеріал вставки — кераміка або бронза — впливає на якість з'єднувача, їм визначається точність позиціонування наконечників.

Конектори і розетки мають ключі, що не допускають азимутного обертання волокон, що сполучаються, один щодо одного. Цим забезпечується повтор типу волокон, що сполучаються, роз'єми діляться на одномодові і багатомодові. Для одномодових потрібна більш висока точність позиціонування (через малий діаметр серцевини волокна). Тут для наконечників коннекторів і центруючих вставок розеток звичайно використовують кераміку, яку можна обробляти з меншими допусками. В таких коннекторах часто застосовують «плаваючий» наконечник, щоб зовнішні механічні дії не приводили до порушення позиціонування. Деякі типи коннекторів випускають з внутрішнім діаметром наконечника 125, 126 і 127 мкм, що пов'язане з допуском на зовнішній діаметр оболонки волокна. При зборці таких коннекторів підбирають наконечник з мінімальним діаметром, який вдається надіти на конкретне волокно. Цим досягається найбільша точність центровки. Для зниження рівня зворотних віддзеркалень застосовують наконечники з поліровкою PC і АРС. З цих причин одномодові коннектори дорожче за багатомодові варіанти коннекторів того ж типу. одномодові коннектори можна використовувати і для багатомодового волокна, але це дуже дорого. Зворотний варіант недопустимий.

Колірна маркіровка (по TIA/EIA-568A): багатомодові коннектори і адаптери (розетки) — бежеві, одномодові — сині.

По кількості волокон, що сполучаються, коннектори діляться на одинарні (сімплексні), дуплексні (подвійні) і багатоканальні. В оптичних коннекторах використовуються різні механізми фіксації. Поворотні фіксатори — байонетні (ST) або гвинтові (FC) — не дозволяють одержувати дуплексні конструкції з високою густиною портів. Набагато зручніше фіксація «тягни-штовхай» (push-pull), вживана в роз'ємах SC (одиночних і дуплексних), або клямка (latch), як в FDDI і MT-RJ.

Коннектори ST, SC, FC, FDDI, MT-RJ, OptiSPEED LC, OPTI-JACK, SCDC і SCQC, VF-45

На відміну від електричних роз'ємів, з яких в мережах застосовується в основному один тип (RJ-45), оптичних коннекторів існує велика кількість | що не сприяє здешевленню оптичних технологій. Роз'єми розрізняються . розмірами, формою, способом фіксації коннектора, кількістю I волокон, що сполучаються, простотою установки і інструментом, що вимагається для цього. При уявній простоті цих виробів вони мають високу ціну, обумовлену необхідністю використання прецизійної механічної обробки деталей із спеціальних матеріалів для отримання стабільних і повторюваних характеристик при роботі в заданому діапазоні температур з гарантованим числом циклів з'єднань. Заклик «оптику — до робочого столу!» зажадав розробки компактного недорогого дуплексного коннектора, простого в установці і надійного в експлуатації, і ухвалення його як стандарт всіма виробниками тимчасової апаратури. Коннектори повинні вписуватися в посадочні місця під RJ-45. На жаль, жоден з представлених зразків — MT-RJ, Opti-I SPEED, OPTI-JACK, SCDC і VF-45 — не переміг при голосуванні, хоча ближче всього до перемоги був MT-RJ фірми AMP.

Коннектори ST — одиночні, з байонетною фіксацією, діаметр наконечника *2,5 мм . Втрати 0,2-0,3 дБ. Технологія установки — клейова