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.