Способы соединения оптических волокон

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 оптических волокон

     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 оптических волокон 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.

Сварка волокон с неровными сколами Fibertool

Данный материал датируется 24 января 2008 года, он был создан специально для того, чтобы оправдать качество сколов скалывателей Sumitomo FC-6S, которое оставляло желать лучшего. Подробно описывается влияние формы скола на качество сварного соединения. Даются ЦУ (целевые указания), какие сколы допускается сваривать. Материал представляет ценность из-за реальной статистики по формам скола, приводящейся под конец. Большая часть наглядных иллюстраций и текста собраны и записаны в 2011 году в сервисном центре Файбертул.

Перед вами классическая функциональная схема любого ординарного скалывателя оптических волокон. По этой схеме работают скалыватели Sumitomo FC-6S, Fujikura CT-30, Fitel S325, Jilong KL-21, DVP-105, VF-77, VF78 и многие, многие другие. Год производства не имеет значения, скалыватель Fitel S321 и современный Fitel S325 построены по одному и тому же принципу. Несмотря на такое видовое разнообразие, основные моменты везде одинаковы. Лезвие подвижной каретки расположено посредине между прижимами, а над ней также симметрично стоит наковальня. Центр наковальни и лезвия расположен по одной вертикальной линии, строго говоря, они должны совпадать. Любой люфт (колебания) каретки или наковальни вносит в скол погрешность. Ещё один важный момент: волокно должно быть натянуто, это обязательное условие хорошего скола. Натяжение обеспечивается зажимом волокна между прижимами. Волокно должно пересекать оба прижима, а усилие зажима должно быть таким, чтобы потянув за волокно можно было сдвинуть скалыватель с места. Воздушный зазор между прижимами недопустим, так как это вызовет резкое ухудшение углов скола (часто причиной тому бывают мелкие осколки волокон, застрявшие в резиновой подушке прижима).

Важность натяжения волокна перед сколом иллюстрируется таким примером. Если попытаться разрезать арамидные нити (кевлар, например) обычными ножницами, то нити замнутся. Если же пучок нитей натянуть, то он легко разрежется. Принцип действия ординарного скалывателя таков, волокно зажимается и при этом натягивается, лезвие слегка подсекает его снизу, а сверху по этому месту бьет наковальня, и волокно ломается. При такой технологии волокно почти никогда не скалывается ровно поперек. На краю всегда есть брак, скол скола, если хотите. Образуются выступы, впадины, нарушается форма. На английском языке это называется crack, трещина. В Великом и Могучем есть слово, великолепно описывающее ситуацию. Это слово — выщерблина. Оно означает щербатый, ущербный, поврежденный и отколотый по краешку. Последнее в самую точку, мы будем говорить о волокнах, у которых поверхность поперечного скола отбилась по краешку. Мы говорим о волокнах с выщерблинами или по-другому, о волокнах с неровными краями скола.

Форма скола оптического волокна на экране сварки

Два одномодовых волокна поворачивали на небольшой угол и снимали скриншоты с одного и того же микроскопа MSX сварочного аппарата Sumitomo type-39. На первых двух картинках оба волокна расположены к объективу ровным краем, скол практически идеальный. Окаймляющий его нимб (полукруглый ореол), это на самом деле видимый с данной точки зрения край торцевой поверхности скола (нам очень нравится термин «экран местности»). Этот экран ровный, однородный и симметричный. Мы наблюдаем участок поверхности, который не имеет ущерба.

    

На следующих снимках мы видим те же самые волокна, только повернутые вокруг своей оси и заново уложенные в V-канавку. Ореол правого волокна несимметричен, его форма искривляется сверху. Форма скола нарушена из за того, что кусок волокна отломился с краю, образовалась выщерблина.

 

Вы наверное заметили, что разница между наибольшим и наименьшим значением угла скола по оценке сварочного аппарата составила 0,5 градуса для левого волокна и 0,2 градуса для правого. Сварка не может оценить скол абсолютно точно, её погрешность очень велика, поэтому любой скалыватель, выдающий по оценке сварочного аппарата скол от 0 до 1 градуса, считается готовым к работе, а при оценке качества скола, его форма иногда важнее угла.

Классическая схема оптической системы

Перед вами оптическая система сварочного аппарата Sumitomo type-37 и Sumitomo type-39. Аналогично построены оптические системы многих других сварок оптики (различия могут быть в расположении микроскопов X и Y и соответствующих светодиодов). Монитор расположен со стороны шарнира ветрозащитной крышки, то есть слева. луч красного цвета бьет из светодиода и отражается от зеркала ветрозащитной крышки. Светодиодов как и зеркал два, направление света показано стрелками разных цветов. Отразившись от зеркала, свет проходит сквозь волокно и объектив микроскопа, попадая на матрицу, где и формируется изображение.

Микроскоп любого сварочного аппарата состоит из нескольких линз, как правило, их не больше пяти. Увеличение микроскопа не превышает 20 крат, поэтому когда говорят о увеличении волокон, допустим, в 320 раз, то имеют в виду цифровое увеличение. Между последней линзой объектива и матрицей находится воздушный зазор сантиметров 5. Выход из строя хотя бы одной линзы вызывает необратимое ухудшение изображения, ремонту такой узел не подлежит, его можно только заменить.

Как аппарат видит выщерблины на сколе

Микроскопы смотрят на волокна с двух взаимно перпендикулярных точек зрения. Следует помнить, что мы видим волокна на просвет, смотрим сквозь них. Ниже изображен скриншот с Sumitomo Type-39. В обоих полях сердцевины повреждены.

Если сфотографировать те же волокна с торца, то станет видно, что на самом деле сердцевина цела, а поврежден край волокна.

 

Просто волокна оказались ориентированы таким образом, что выщерблина попала на светлую сердцевину, и мы ее увидели. Точный угол скола волокна можно определить только взглянув на поперечный скол с помощью интерферометра. Каждая линия на поперечном сечении соответствует примерно 0,15 градуса.

 

11 линий означают угол скола 1,65 градуса, а три линии 0,45 градуса. Существует и такой вариант развития событий, выщерблина вообще может пройти незамеченной, для этого ей достаточно попасть на темный участок отражающей оболочки волокна. А ещё краевой скол волокон может показаться больше, чем он есть на самом деле. Действительно, волокно состоит из стекла и вполне может увеличивать изображение выщерблины. Это иллюстрируется на примере стеклянной палочки, на одной стороне которой черным маркером написана буква «A». При повороте на 180 градусов буква «А» увеличивается в размерах.

 

Любому монтажнику очень трудно поверить, что сердцевина волокна цела и невредима, ведь на мониторе всё выглядит иначе. В таких случаях вспоминайте, что отламывается волокно почти всегда на краю, а диаметр отражающей оболочки в 10 раз больше диаметра сердцевины. Волокну, чтобы добраться до сердцевины, нужно выкрошиться чуть ли не до самого центра, что бывает довольно редко.

Проиллюстрируем всё вышесказанное. Вот те же самые волокна, повернутые вокруг своей оси и вновь уложенные в аппарат.

Теперь сердцевина выглядит чистой, а выщерблина стала невидимой, потому что угодила на темную часть волокна. И только в одном поле заметно, что снизу край волокна отломился.

Если эти волокна теперь сварить, то результат скорее всего будет хорошим.

В каких случаях следует перекалывать волокно? Заграничные источники рекомендуют делать это, если край волокна откололся более чем на треть окружности волокна. Трудность в том, что оценить размер отколотого края сложно, потому что он почти никогда не виден целиком.

Реально размер выщерблины оценить трудно, тем более что монтажник не таскает с собой интерферометр (даже если бы он у него был), а обычные микроскопы для голого волокна бесполезны, да и времени на это уходило бы очень много, быстрее переколоть волокна, чем диагностировать их. Принятие решения остается за инсталлером (человеком), а единственной информацией — визуальная, которую дает монитор сварочного аппарата. Ну и сама сварка может забраковать форму скола, тогда волокна можно переложить или проигнорировать предупреждение и сварить принудительно.

Как это работает, наглядная демонстрация 

 На мониторе Sumitomo Type-36 левый скол несомненно перекалываем, так как волокно отломилось вдоль.

Если его повернуть, то картинка изменится, тем не менее, перекалываем однозначно. Край скола явно деформирован, а изображение сердцевины искажено, значит на краю большая выщерблина. Эта выщерблина на третьем скриншоте попала в невидимую область, но она простирается слишком глубоко вдоль волокна. Тут все понятно.

Следующие скриншоты показывают одни и те же волокна на разных оптических сварках. Впервые можно посмотреть, как выглядит одинаковый скол на Fitel S178 и Fujikura FSM-60S.

 

Великолепная иллюстрация. Кажется, что волокно отломилось прямо в середине, на самом деле из второго скриншота понятно, что отломился краешек волокна, а до сердцевины очень далеко. Такие сколы уже можно варить. хотя аппарат скорее всего забракует их. Те же самые волокна на фуджикура fsm60 выглядят похоже. Причем сварка информирует, что форма скола плохая. Также видно, что скол отбит по краешку.

Заметьте, углы очень хорошие, а нарекания вызывает только форма скола.

Сварим эти волокна. Во время дуги в проблемных местах расплав заполняет пустоты и выходит за границы волокон, потом он «возвращается» в нормальные пределы. По величине выплеска можно сделать вывод о степени ущербности сколов.

Сварной стык получился качественным и выглядит хорошо. Большинство сколов, где волокно отбито по краю, варится нормально. Конечно, при условии, что дуга оптимизирована, и нет других недочетов.

Статистика по неровным сколам на разных скалывателях. Данный сабж особенно ценный, так как степень его достоверности велика. Японцы провели испытания на данную тему в связи с претензиями к качеству сколов и настройке самих скалывателей. Вкратце дело было так, наши хаяли скалыватель Sumitomo FC-6S за неровную форму сколов и большие углы, а в качестве причин называли прлохую заводскую настройку и несимметричность наковальни относительно лезвия. Дескать, нож подсекает волокно в одном месте, а наковальня бьет совсем в другом, и углы получаются большие. Чтобы развеять эти домыслы, японские инженеры протестировали скалыватели и послали результат в Лондон, Якину Пателу (Yakeen Patel), заодно поручив ему объяснить русским, что они не правы. Якин с задачей справился отлично, он начал с простого предположения: скалыватель, работающий по классической функциональной схеме с наковальней и подвижной кареткой, в принципе должен оставлять неровности на краях волокна, от этого никуда не деться. Перед тем как продолжать, мы еще раз расскажем, что такое наковальня скалывателя.

Так выглядит наковальня скалывателя FC-6S. По-английски узел называется «anvil», в переводе наковальня. Лезвие находится внизу, на каретке, а наковальня соответственно сверху. Лезвие и наковальня расположены строго друг над другом, они как бы делятся пополам одной и той же вертикальной линией. Наковальня движется сверху вниз, раньше человек нажимал кнопку, а теперь при движении каретки вперед срабатывает пружина. Помимо основного движения сверху вниз, наковальня имеет небольшой люфт в перпендикулярном направлении, он необходим для плавного движения. Этот люфт очень мал у скалывателей японского и корейского производства. У китайского Kl-21B до недавнего времени (конец 2011 года) наковальня заметно шаталась, но и допуск на угол скола там был до 3-х градусов. Начиная с ноября 2011 года, наковальню китайского скалывателя модернизировали, сильно уменьшив ее колебания, такие скалыватели получили к названию прицеп в виде буквы «H», и стали называться KL-21B-H.

На следующих фото показано, где именно устанавливается наковальня Sumitomo FC-6S.

Наковальню можно снимать и ставить обратно, не боясь, что скалыватель расстроится, пространства для настройки там нет, наковальня просто садится на свое место, и всё. Если наблюдается несоосность наковальни и лезвия, то спасаются тем, что двигают всю крышку скалывателя целиком, а на старых моделях (Fitel S321, S323, Fujikura CT-07) смещали каретку с лезвием, закладывая справа или слева тонкие металлические прокладки.

Внимание! Данный текст публикуется впервые! 

Градации высоты при подсчете ресурса лезвия.

Недавно (10 января 2008 года) в SEI закончили серию испытаний, связанных с уровнем высоты лезвия. Они пришли к выводу что низкое положение лезвия (20 мкм) по сравнению с 40 мкм приводит к незначительной разнице в количестве наблюдаемых трещин, однако есть большая вероятность, что скалыватель не сколет больше волокон в положении 20 мкм, чем в положении 40 мкм, так как лезвие изнашивается. К ресурсу лезвия, подсчитанному как 1000 сколов на каждый уровень высоты (20мкм, 40мкм итд), мы относимся весьма скептически. Качество сколов на затупленном лезвии не ухудшается, зато количество «холостых» сколов начинает расти. Гарантированное количество приемлемых сколов на одной позиции лезвия скалывателя составляет минимум 1000, независимо от высоты ножа. При увеличении числа сколов качество их сильно рознится от одного случая к другому.

Использовалось волокно в буфере 250мкм и штатный скалыватель Sumitomo FC-6S, принадлежащий сервисному центру. На определенной позиции лезвия делалось 10 сколов, затем лезвие поворачивали, делали еще 10 итд, всего 40 сколов: по 10 на четырех позициях лезвия. Затем нож поднимали и аналогично проделывали новую серию испытаний. Волокно закладывалось в аппарат по нескольку раз, с поворотом на 90 градусов, чтобы «поймать» в объектив выщерблину. Количество волокон с неровными сколами для различной высоты лезвия мы свели в диаграмму. Светлый цвет означает долю испытаний, во время которых сама сварка сигнализировала о ошибке формы скола (Cut Error). Использовался аппарат для сварки оптоволокна Sumitomo Type-37. Полученные данные позволяют сказать, что низкая высота лезвия (20мкм и 40мкм) не гарантируют хорошего качества формы скола, а на большой высоте лезвия (80мкм и 100мкм) количество брака повышается незначительно. Таким образом, требовать от завода, чтобы все скалыватели приходили настроенными на высоту 20мкм, не имеет смысла.

Скалыватель	FC-6S
Число сколов на каждой высоте лезвия	40
Высота лезвия	20мкм	40мкм	80мкм	100мкм
Сколы с хорошей формой	17	22	19	15
Ущербные сколы, забракованные сваркой (Ошибка скола)	3	3	11	6
Сколы с ущербом, но пропущенные сваркой	20	15	10	19
Всего ущербных сколов	23	18	21	25
Доля ущербных сколов, забракованных аппаратом, в %	7.5%	7.5%	27.5%	15%
Доля ущербных сколов, пропущенных аппаратом, в %	50%	37.5%	25%	47.5%
Общая доля ущербных сколов, в %	57.5%	45%	52.5%	62.5%

На рисунках, которые вы прислали в качестве примера, мы увидели набор сколов со следами царапин от лезвия и незначительно завышенными углами скола. Пожалуйста вспомните, что спецификация устанавливает типовой угол скола равный 0,5 градуса, но не значит что все сколы должны быть близки к этому значению. Угол скола в полградуса это так называемый «типичный» скол, значение 0,5 градуса не является гарантируемым. Раковины и царапины, возникающие на сколах, вызваны принципом работы скалывателя и могут влиять на качество, но только если они очень велики. Вообще говоря, если сварочный аппарат находит трещину (Он не всегда обнаруживает её, так как волокно бывает вложено по-разному) и не останавливает процесс сварки, то потери должны быть в допуске. Большинство пользователей ошибаются, когда считают, что необходимы «отличные сколы» и не допускают сварок со сколами, если видят, что на них есть хотя бы маленькая трещина. Они считают, что это повлияет на качество сварки, хотя фактически влияния это не оказывает.

Замечание: Большие углы обычно появляются, если есть воздушный зазор между прижимами, когда крышка скалывателя закрыта. Трещины к большим углам скола не имеют отношения. Грязь на лезвии: при правильном использовании грязь на кромку лезвия может попасть только при контакте с волокном. Никакие другие части кромки лезвия не касаются. Мы допускаем, что время от времени лезвие нужно протирать ватной палочкой, смоченной изопропанолом. И наконец, инженеры SEI (Sumitomo Electric Industries) сказали, что положение наковальни скалывателя проверяется в процессе сборки, чтобы убедиться, что она расположена по центру лезвия. Если верхние и нижние прижимы скалывателя выровнены (они должны ровно прилегать), если смотреть на скалыватель сбоку, то и наковальня соосна с лезвием. Редко бывает, что смещена только одна наковальня.

Статистика нарушений формы скола у разных скалывателей.

Рассмотрим, статистику, собранную по четырем видам скалывателей: Sumitomo FC-6S, Fujikura CT-30, Furukawa S323 и Ilsin Cl-03. На каждом скалывателе сколото 40 волокон, по 10 волокон на 4-х позициях лезвия. Высота ножа везде одинакова и равна 60мкм. Для проверки формы скола использовался сварочный аппарат Sumitomo Type-37. Визуальный контроль каждого волокна проводился несколько раз, с поворотом волокон на 90 градусов, чтобы трещины, если они есть, попали в кадр.

Производитель скалывателя	Sumitomo	Furukawa	Fujikura	ILSIN
Модель	FC-6S	S323	CT-30	Cl-03
Высота лезвия	60мкм
Число сколов на каждом скалывателе	40
Сколы с хорошей формой	18	16	23	24
Ущербные сколы, забракованные сваркой (Ошибка скола)	6	11	4	9
Сколы с ущербом, но пропущенные сваркой	16	12	14	8
Всего ущербных сколов	22	23	18	17
Доля ущербных сколов, забракованных аппаратом, в %	15%	27.5%	10%	22.5%
Доля ущербных сколов, пропущенных аппаратом, в %	40%	30%	35%	20%
Общая доля ущербных сколов, в %	55%	57.5%	45%	42.5%

В результате теста больших различий между сравниваемыми образцами не отмечено. Так выглядел фотоотчет японского сервисного центра по обоим испытаниям:

Материал относится по времени к январю 2008 года, работа проводилась в Японии инженерами технической поддержки Sumitomo Electric (на скриншотах японские ироглифы).

Степень достоверности материала высокая.

Надеемся, что вам понравилось.

Скалыватель оптического волокна Sumitomo FC-6S

16.11.2017

Уже больше 6 лет прошло как начал выпускаться скалыватель оптических волокон Sumitomo FC-6S. Он долго выпускается. Настолько долго, что некоторые пользователи нашли время прочитать по нему инструкцию. Однако большинство до сих пор не удосужилось прочесть, как менять лезвие и настраивать его высоту. А ведь скалыватель Sumitomo FC-6S единственный в России (а может и в мире), к которому прикладывается подробный сервис-мануал.

Я хотел бы ещё раз рассказать и показать, как менять лезвие на скалывателе Sumitomo FC-6S, как установить высоту лезвия, оптимальную для скола, и как чистить скалыватель.

Примечание: Статья написана с использованием материалов из официального руководства на скалыватель Sumitomo FC-6. 

Введение.

Принцип действия скалывания оптичиским скалывателем:

 

Важные меры предосторожности

Данное изделие было разработано и произведено с гарантией личной безопасности. Неправильное использование может привести к травме и серьёзным повреждениям скалывателя оптических волокон.

Пожалуйста, придерживайтесь данных ниже указаний.

• Нельзя разбирать или смазывать какие-либо части скалывателя, так как это может нанести ему серьёзный вред.

• FC-6 это прецизионный инструмент. Берегите его от ударов и не роняйте. Если скалыватель сильно ударить, то качество сколов, сделанных им, скорее всего ухудшится.

• Лезвие скалывателя очень острое. Не трогайте его голыми руками, Вы можете порезаться сами и попутно затупите лезвие.

• Осколками волокна легко занозиться. Будьте осторожны. Носите очки для защиты от осколков волокна во время работы со скалывателем.

• Не выбрасывайте осколки волокна куда попало, собирайте их в отдельный контейнер и утилизируйте отдельно от бытовых отходов.

• Если скалыватель повреждён, или возникли проблемы, пожалуйста, обратитесь к специалисту.

Общая информация.

Характеристики скалывателей FC-6M и FC-6M-C:

Диаметр голого волокна:		125 мкм
Тип волокна:		одиночное и ленточное
Сколько волокон разом можно сколоть:		от 1 до 12
Допустимый диаметр покрытия (для одиночного волокна):		0,25мм и 0,9мм
На какую длину можно сколоть (длина голого волокна после скола):		10мм

Физические размеры:

FC-6M:	63(Ш)x76(Д)x63(В)мм
FC-6M-C:	100(Ш)x81(Д)x63(В)мм

Масса:

FC-6M:	Около 430г
FC-6M-C:	Около 480г

 
Характеристики скалывателей FC-6S и FC-6S-C

Диаметр голого волокна:	125 мкм
Тип волокна:	одиночное
Сколько волокон разом можно сколоть:	1
Допустимый диаметр покрытия:	0,25 мм и 0,9 мм
На какую длину можно сколоть (длина голого волокна после скола):	От 9 до 16мм (покрытие 0,25мм)  От 10 до 16мм (покрытие 0,9мм)

Физические размеры:

FC-6S:	63(Ш)x76(Д)x63(В)мм
FC-6S-C:	100(Ш)x81(Д)x63(В)мм

Масса:

FC-6S:	Около 430г
FC-6S-C:	Около 480г

В стандартный комплект поставки скалывателей FC-6M, FC-6M-C, FC-6S, FC-6S-C входит:

• Скалыватель оптических волокон FC-6
• Контейнер для сбора осколков: CU-FC-6 (если в маркировке есть «С»)
• Чехол
• Сервис-мануал

Дополнительные принадлежности и расходные материалы для FC-6M и FC-6M-C:

 

• Адаптер одиночных волокон: AP-FC-6M

• Контейнер для сбора осколков: CU-FC-6

• Сменное лезвие: FCP-20BL

Дополнительные принадлежности и расходные материалы: для FC-6S и FC-6S-C:

• Контейнер для сбора осколков: CU-FC-6

• Сменное лезвие: FCP-20BL

 

Примечание: Длина голого волокна после скола, по-английски cleave lenght. Ниже показаны английская и русская иллюстрация этого термина.

 

 

 

Структура скалывателя Sumitomo FC-6

 

 

На рисунке показано, как выглядит скалыватель оптического волокна Sumitomo FC-6S.

Скалыватель FC-6M выглядит так же. Отдельно показаны адаптер одиночных волокон и контейнер для сбора осколков.

Основными элементами являются:

прижимная крышка, прижимы, наковальня, каретка и сменное лезвие.

Ниже более крупно показан адаптер для одиночных волокон.
 

В Россию поставляется модель sumitomo FC-6S, на которой уже по умолчанию стоят и адаптер и контейнер.

Порядок работы (Sumitomo FC-6S)

1. С помощью рычага откройте прижимную крышку. Откройте крышку адаптера для одиночных волокон. Поставьте каретку в исходную позицию. (и откройте крышку контейнера для сбора осколков, если у вас модель скалывателя с контейнером)

2. Как можно ровнее вложите волокно в нужную V-канавку так, чтобы конец покрытия был напротив отметки 16мм на шкале (если нужно сколоть волокно на 16мм).

 

3. Закройте крышку адаптера одиночных волокон. Плотно закройте прижимную крышку. (если у вас скалыватель с контейнером, то потом осторожно прикройте крышку контейнера, но не надавливайте на неё, до конца она не закроется) Сдвиньте каретку вперёд до упора. Волокно сколется. 

 

 

4. С помощью рычага откройте прижимную крышку. Затем откройте крышку адаптера одиночных волокон и выньте сколотое волокно, а осколок удалите в безопасное место (в модели с контейнером осколок удалится в контейнер автоматически).

Если вы всё сделали как написано выше, то получилось волокно с длиной скола 16 миллиметров.

Порядок скалывания волокон.

1. С помощью рычага откройте прижимную крышку. Поставьте каретку в исходную позицию.

 

2. Плотно, до упора вложите держатель волокна в ложе скалывателя.

 

 

3. Плотно закройте прижимную крышку. (а для модели FC-6M-C потом осторожно прикройте крышку контейнера, но не надавливайте на неё, до конца она не закроется). Сдвиньте каретку вперёд до упора. Волокна сколются.

 

 

4. С помощью рычага откройте прижимную крышку. Выньте держатель волокна из скалывателя, а осколок волокна удалите в безопасное место (в модели FC-6M-C осколок удалится в контейнер автоматически).

 

Примечание: В Россию скалыватель волокон сумитомо FC-6M официально не поставляется, равно как и сварки оптических волокон с держателями волокон на каретках (Fiber Holder). Так что, в принципе, на этот пункт российский пользователь может махнуть рукой.

Обслуживание скалывателя (чистка).

Чтобы качество скола не ухудшалось, чистите скалыватель до и после использования. Смочите изопропиловым спиртом ватную палочку и протрите ею режущую кромку лезвия и резиновые части наковальни и прижимов.

 

Потом почистите ложе скалывателя и канавки адаптера для одиночных волокон.

 

• Из-за грязи на режущей кромке лезвия или прижимах качество скола волокон может снизиться.

• Не используйте для чистки никаких других химических препаратов кроме изопропилового спирта.

• Если Вы закрыли прижимную крышку и при этом оставили на прижиме осколок волокна, то на резиновых частях прижимов образуются вмятины, из-за которых качество скола может снизиться.

Примечание: Я часто выбрасываю ватные палочки при чистке и беру новые. Прижимы протираю одной, а для лезвия скалывателя уже беру чистую. Засохшую грязь из адаптера одиночных волокон можно выскрести зубочисткой, а в особо грязных случаях карандашом для чистки V-канавок или иголкой.

Установка лезвия скалывателя на новую позицию.

Поскольку количество сделанных сколов со временем только растёт, то рано или поздно волокно перестанет скалываться или качество скола станет неважным. Если такие случаи повторяются, возможно, используемый вами сектор лезвия износился и его стоит повернуть на новую позицию.

[Справка] одна позиция рассчитана приблизительно на 1000 сколов. Но на самом деле лезвие скалывателя тупится не столько от сколов, сколько от грязи, пыли, троганья грязными пальцами, волокна в оболочке кто-то норовит сколоть и так далее… В лабораторных условиях одного лезвия скалывателю хватает на несколько лет, — проверено.

Итак, поворачиваем лезвие скалывателя.
(Если у вашей модели скалывателя есть контейнер для сбора осколков, то сперва снимите его)

1. Ослабьте винт, на котором держится лезвие (обведён).

 

2. Нажимая ватной палочкой на боковую поверхность или кромку лезвия, проверните его до следующей позиции. Поворачивайте лезвие скалывателя в направлении, указанном стрелкой.

 

Не поворачивайте лезвие руками или металлическим пинцетом. Вы либо повредите режущую кромку, либо затупите её, а новое лезвие стоит 140 USD.

3. Ватной палочкой прижмите лезвие сверху и затяните винт, на котором оно держится. Лезвие прижимается палочкой, чтобы при затягивании оно не провернулось дальше, чем нужно.

[Справка] Оптимальный вращающий момент: Около 0.98Н∙м (10кгс∙см)
Не затягивайте слишком сильно винт, на котором держится лезвие. Вы можете сорвать его. Я использую обычную отвёртку, потому что динамометрическая дорого стоит. И ничего — всё работает. Тут главное, чтобы отвёртка хорошо подходила к винтам скалывателя.

4. Попробуйте сколоть волокно. Проверьте качество скола визуально с помощью сварочного аппарата. Если качество скола неудовлетворительное, настройте высоту лезвия.

Что касается меня, то я настраиваю высоту лезвия даже не проверяя предварительно скол на аппарате. Сдвинул лезвие, не полагайся на случай — настрой его высоту. Это моё правило.

Настройка высоты лезвия Sumitomo FC-6S

Предварительно снимите контейнер для сбора осколков, если он у вас есть.

1. Ослабьте 2 крестовых винта (обведены). Вам потребуется крестовая отвёртка Ph3 (это обычная крестовая отвёртка «двойка»). Вывинчивать полностью винты не надо, только ослабьте немного.

 

2. Ослабьте винт, фиксирующий высоту лезвия (смотрите рисунок внизу). Вам потребуется шестигранник 2,5мм. Опять-таки, вывинчивать его до конца не нужно. Просто отверните немного.

 

3. Положите на резиновые прижимы лёгкую палочку (например, грифель механического карандаша или зубочистку). Установите лезвие на базисную высоту (0мкм), так чтобы кромка лезвия едва задевала грифель карандаша. Для этого двигайте каретку вперёд-назад, вращая винт настройки высоты лезвия. Вам понадобится шестигранник 1,5мм.

Как правило, чтобы выйти на базисную высоту, лезвие скалывателя приходится опускать, то есть крутить настроечный винт против часовой стрелки.

 

Указание

• Чтобы поднять лезвие, поверните винт настройки высоты по часовой стрелке.

• Чтобы опустить лезвие, поверните винт настройки высоты против часовой стрелки. Когда опускаете лезвие, прижимайте его сверху ватной палочкой. Я не прижимаю, вроде и так получается.

 

 

[Справка] одно деление шкалы = Около 20мкм движения лезвия вверх или вниз. Чтобы опустить лезвие, прижмите его сверху ватной палочкой и поверните винт настройки высоты против часовой стрелки.

Я не прижимаю, просто настроечный винт поворачиваю против часовой, и всё.

 

 

 

4. Поверните винт настройки высоты лезвия на 2 или 3 деления от базисной высоты по часовой стрелке. Вам понадобится шестигранник 1,5мм. Другими словами, вы поднимаете лезвие на 40-60 мкм от базисной высоты.

 

Не поднимайте лезвие слишком высоко. Это может повредить наковальню и ухудшить качество сколов. Нож скалывателя должен только подсекать волокно, а не резать его.

5. Затяните винт, фиксирующий высоту лезвия.

[Справка] Оптимальный вращающий момент: Около 0.59Н∙м (6кгс∙см)

6. Затяните 2 крестовых винта.

[Справка] Оптимальный вращающий момент: Около 0.98Н∙м (10кгс∙см)
Я использую обычную отвёртку и стараюсь не затягивать винты слишком сильно.

Замена лезвия на скалывателе FC-6S

Прежде всего снимите контейнер для сбора осколков.

1. Выкрутите винт, на котором держится лезвие.

 

2: Выньте старое лезвие пинцетом.

 

Лезвие имеет прецизионно заточенную режущую кромку и требует бережного обращения. Прикосновение металлических предметов может повредить режущую кромку и вызвать снижение качества скола волокон.

Если вы используете металлический пинцет, будьте внимательны, не повредите лезвие.

Не касайтесь лезвия голыми руками. Наденьте перчатки.

Утилизируйте старое лезвие отдельно от бытовых отходов.

В общем, если вынимаете лезвие, то делайте это аккуратно. Оно может ещё понадобиться. Пинцет я не использую, а кладу скалыватель «набок» и снимаю нож пальцами за боковую поверхность, стараясь не касаться режущей кромки. Перчаток я тоже не надеваю.

3. Вставьте новое лезвие в скалыватель так, чтобы позиция “1” лезвия оказалась на самом верху.

 

 

 

4. Слегка затяните винт, на котором держится лезвие.

5. Чтобы лезвие вошло в каретку полностью, нажмите на него сверху ватной палочкой.

 

Не нажимайте на лезвие слишком сильно. Вы можете его повредить.

6. Нажимая на боковую поверхность лезвия, затяните винт, на котором оно держится.

[Справка] Оптимальный вращающий момент: Около 0.98Н∙м (10кгс∙см). Если динамометрической отвёртки нет, просто акуратно затяните крестовой отвёрткой — «двойкой», не прикладывая большого усилия.

 

 

7. Настройте высоту лезвия скалывателя. Это описано в предыдущей записи.

Диагностика. Проверяем качество скола.

 

 

Проверить качество работы скалывателя можно только с помощью сварочного аппарата оптических волокон. Причём сварочный аппарат тоже не безгрешен, он оценивает скол с разбросом +-0,5 градуса. В этом легко убедиться, закладывая волокна несколько раз и подкручивая их при этом. Поэтому я при оценке качества скола смотрю прежде всего на его форму, потом на наличие грязи и в последнюю очередь на угол скола волокна.

Приемлемыми я считаю углы от 0,8 до 0,0 градусов.

Если при работе возникают проблемы, то причины могут быть в следующем:

(A) Волокно было уложено в скалыватель неровно.
Действия: Уложите волокно в скалыватель ровно.

(B) Высота лезвия слишком велика.
Действия: Настройте высоту лезвия.

(C) На прижимах накопилась грязь.
Действия: Почистите прижимы.

(D) На лезвии накопилась грязь
Действия: Почистите лезвие.

(E) На волокне осталась грязь.
Действия: Зачистите волокно и сколите его снова.

Если проблемы всё равно возникают, обратитесь к другу за советом или поставьте пиво специалисту.

Основное заблуждение:

 

• Скалыватель всё время должен колоть волокна с углом 0,5 градуса.

Имеется в виду, что угол скола должен отклоняться от 90 градусов не больше чем на 0,5 градуса. Этого не удаётся достичь никогда. Ни один скалыватель, созданный для работы в полевых условиях, такого результата не выдаст.

Во-первых, принцип действия скалывателей Sumitomo FC-6S, Fujikura CT-30, итд таков, что отклонения неизбежны. А на волокне всегда остаётся выщерблина (как правило на краешке).

Во-вторых, аппарат для сварки оптики оценивает угол скола, используя информацию всего лишь с двух взаимно перпендикулярных точек зрения (поля зрения его микроскопов X и Y). Неудивительно, что погрешность измерения угла скола достигает 0,5 градуса.

Многократно тестируя скалыватели разных производителей, я убедился, что у хорошо настроенного скалывателя оптических волокон статистика углов скола примерно одинакова: 80% составляют сколы с углами от 0,0 до 0,5 градусов. 20% составляют сколы с углами от 0,5 до 1,0 градуса по показаниям сварочного аппарата.

Снятие и установка контейнера для сбора осколков.

1. С помощью рычага полностью откройте прижимную крышку и поставьте каретку в исходную позицию.
2. Вставьте выступ контейнера в прорезь на скалывателе, одновременно вставляя ось рычажка в отверстие на прижимной крышке скалывателя.

 

Вставьте ось рычажка в отверстие на прижимной крышке скалывателя.

 

 

Вставьте выступ контейнера в прорезь на скалывателе. На рисунке показан вид сзади.

3. Плавно сдвигайте контейнер по направлению к передней стороне скалывателя, постепенно закрывая прижимную крышку.

 

На рисунке показан вид справа.

4. Закрепите контейнер двумя винтами.

 

Снятие контейнера для сбора осколков

1. Открутите два винта, на которых крепится контейнер.

 

2. Постепенно открывая прижимную крышку, плавно сдвигайте контейнер к задней стороне скалывателя до полного снятия.

Примечание: Будьте внимательны, выполняйте всё так, как предписано руководством, в противном случае Вы можете сломать ось рычажка.

Удаление осколков из контейнера

Выньте из контейнера коробок для осколков. Аккуратно вытряхните из коробка скопившиеся там осколки волокна и утилизируйте их, соблюдая меры предосторожности, чтобы не нанести ущерба здоровью и окружающей среде.

Заключение. 

Вот собственно и все. Надеюсь, что эта статья внесет больше ясности в понятие для чего нужно бережно обращатсья с оптическими скалывателями. Если на примере этого скалывателя вы поймете как обслуживать скалыватель, то вы сможете обращатся с любым из других типов оптических скалывателей.

Дополнительные материалы:

1. Официальное руководство на скалыватель Sumitomo FC-6. (1,58mb)

2. Рекламный буклет на скалыватель Sumitomo. (310kb)

Сращивание волоконно-оптического кабеля

Предыдущая статья была посвящена разделке волоконно-оптического кабеля и монтажу разъемных соединителей.

Сращивание кабеля не менее сложная операция, чем его оконцовка. К тому же выполнять ее приходится гораздо чаще. Во-первых, она необходима при большой протяженности линии или на сложной трассе, когда кабель состоит из нескольких отрезков. Во-вторых, вместо монтажа соединителя кабель проще срастить с заранее изготовленным отрезком мини-кабеля, на котором соединитель смонтирован с одной из сторон в заводских условиях. Два таких отрезка можно, например, изготовить, разрезав пополам коммутационный шнур подходящей длины.

Подобная технология оконцовки используется и в случае изготовления в заводских условиях предварительно терминированных кабельных сборок — волоконно-оптических кабелей нужной длины со смонтированными на одном или обоих концах малогабаритными муфтами для перехода на несколько мини-кабелей с установленными соединителями. Укладка таких сборок — непростая работа: необходимо заботиться о соединителях, муфтах и мини-кабелях. Поэтому у сборок одна сторона закрыта защитным рукавом и имеет петлю для крепления троса. Для этих же целей подойдет тканевый рукав и кабельный чулок подходящего размера. Проектирование трассы, где предполагается уложить готовую сборку, возлагает гораздо большую ответственность на проектировщика. Длину линии важно определить с высокой точностью; на линии трассы не должны встречаться труднопроходимые места. Да и протяженность участков, на которых может быть уложена сборка, невелика (1-2 км). Зато после укладки кабеля останется лишь установить соединители в гнездах распределительной панели и протестировать линию.

Так или иначе, но без сращивания кабеля обойтись очень трудно. Выполняется эта операция для кабелей различного типа (одномодовых или многомодовых) двумя способами — сваркой или монтажом неразъемных соединителей (механических сплайсов). В обоих случаях нужен определенный набор инструментов, приспособлений и расходных материалов. Первый достаточно универсален с точки зрения области применения (от подземных кабелей открытой укладки до мини-кабелей), дает минимальные потери в сростке, но стоимость оборудования очень высока, как и требования к его оператору. Второй способ — дешевая альтернатива первому, но годится далеко не всегда. Его лучше использовать, например, для временного сращивания кабелей при авариях или сращивания коротких кабелей в помещениях, где затухание не так важно, а климатические условия не столь суровы.

В случае сварки или монтажа сплайсов разделка кабеля выполняется аналогично, с небольшим отличием на последнем этапе. Поскольку к качеству торцевой поверхности волокна предъявляются более высокие требования, для выполнения операции скалывания применяются другие инструменты. Речь идет о прецизионных скалывателях. Они сложнее и дороже, но обеспечивают перпендикулярность скола к оси волокна с высокой степенью точности (отклонение составляет менее 10). И чем больше точность и воспроизводимость операций скалывателя, тем он сложнее и дороже.

Некоторые кабели с большим числом волокон выполнены на основе ленточных сборок, где несколько (от 2 до 12) волокон уложены параллельно и помещены в общее защитное покрытие. Данная конструкция кабеля позволяет осуществлять групповую сварку волокон с помощью обеспечивающих такой режим сварочных аппаратов. Понятно, что для достижения высокой точности и качества удаление изоляции с ленточных кабелей может выполняться только на специальном оборудовании. Используемые для этих целей устройства обеспечивают снятие покрытия под действием высокой температуры. Стоит отметить, что таким образом можно обрабатывать одновременно несколько волокон обычных кабелей, если их предварительно зафиксировать в прилагаемой оправке.

Скалывание волокон ленточных кабелей также производится групповым способом посредством предназначенных для этого моделей скалывателей. В противном случае невозможно обеспечить точность, достаточную для последующей групповой сварки.

Сварка волокон выполняется путем разогрева концов волокон в электрической дуге и их соединения. Учитывая необходимость высокой точности юстировки волокон относительно друг друга и их подачи при соединении, это весьма непростая задача. Ручной способ практически не используется из-за невозможности сращивания одномодового волокна и плохой воспроизводимости результата — без автоматики не обойтись. Поэтому сварочные аппараты для оптоволокна — одни из самых дорогих инструментов, и цена их такова, что приобретение имеет смысл лишь в том случае, когда сварка производится достаточно часто.

Возможности и характеристики сварочных аппаратов весьма разнообразны. Основное их отличие заключается в типах обрабатываемого оптического волокна, массогабаритных показателях (настольный или компактный) и характеристиках питания (сеть, аккумуляторы и продолжительность работы от них), возможных местах использования (укрытие или открытое пространство) и применяемых для этого приспособлениях (ветровые экраны, датчики давления и температуры окружающей среды), степени автоматизации процесса сварки (автоматический или полуавтоматический, количество сварочных программ), способе юстировки, средствах визуального контроля, наборе встроенных функций и др.

Наиболее принципиальный момент — способ и качество юстировки. Выравнивание волокон может выполняться по оболочке с их центрированием в V-образном пазу, а также по сердцевине: по профилю преломления волокна (Profile Alignment System, PAS) или максимизацией передаваемого через выравниваемые волокна сигнала (Local Injection and Detection, LID). Ряд производителей сварочных автоматов разработали свои собственные методы.

 

Визуальный контроль осуществляется с помощью микроскопа или дисплея (монохромного или цветного ЖКИ, встроенного или внешнего видеомонитора). На дисплей можно вывести и различные параметры сварочных режимов, поэтому микроскоп используется чаще всего в простых сварочных аппаратах.

 

К числу наиболее популярных дополнительных функций относятся: контроль качества сколов, расчет ожидаемой величины потерь, хранение самостоятельно созданных программ сварки и протокольной информации по выполненным сваркам (характеристики сварочных режимов, параметры сколов и юстировки, оценки потерь), возможность занесения этой информации в компьютер, встроенная печь для термоусаживаемых гильз и т. п.

Для механической защиты волокна в месте сварки используют термоусаживаемые гильзы — втулки из термоусаживаемого материала с клей-расплавом и упрочняющим элементом (металлический стержень или кварцевая оправка) для предотвращения изгиба волокон. Защита ленточных сборок выполняется аналогичным способом, но специальными гильзами. Гильза надевается на одно из волокон до сварки, а затем сдвигается на нужное место и нагревается (до 90-1500 в течение двух минут). Выполнить эту операцию можно с помощью промышленного фена. Однако гарантированное качество герметизации лучше всего обеспечит специальный нагреватель. Он монтируется в сварочный аппарат или поставляется отдельно.

Неразъемные соединители (механические сплайсы) не столь эффективны, но монтаж их намного проще, для него требуется только приспособление для фиксации оптического волокна и сплайса (монтажный столик). Поскольку механические сплайсы могут иметь самую различную конструкцию, монтажный столик нужно приобретать у их производителя вместе со всем инструментарием. Отметим, что некоторые производители не считают необходимым применение каких-либо приспособлений при монтаже их сплайсов.

После сращивания гильзы и сплайсы помещаются в лотки, муфты или коробки для дополнительной защиты. Для этого достаточно пинцета и лопатки. Последняя применяется и для разделения волокон при разделке кабеля.

Поскольку некоторые механические сплайсы могут использоваться многократно, с их помощью выполняется подключение ремонтных кабельных вставок для быстрой организации обходов поврежденных участков линии. Вставка представляет собой кабель на транспортной катушке с двумя герметичными муфтами на сплайсах.

 

См. также:

 

Работа с оптоволокном: не так страшно, как кажется

В рубрику «Видеонаблюдение (CCTV)» | К списку рубрик  |  К списку авторов  |  К списку публикаций

В прошлом году мы проводили ряд семинаров, посвященных системам передачи информации по оптоволоконному кабелю. Общаясь со слушателями, часто сталкивались с ситуацией, когда люди готовы применять данные системы: у них есть проекты, преимущества решения превалируют над стоимостью — ставь и сдавай проект, получай деньги и уверенность в том, что у заказчика не будет претензий к качеству выполненных работ. Но тот факт, что у специалистов нет никакого опыта работы с подобным оборудованием, их останавливал. Все неоднократно слышали о сложностях, о необходимости высокой квалификации специалистов. Многие считают, что сварка оптоволокна и монтаж оборудования с использованием оптоволоконного кабеля — рискованный процесс, требующий дорогих материалов и высокооплачиваемых сотрудников, что это не для них.

С.А. Карачунский
Руководитель отдела маркетинга компании «В1 электроникс»

На самом деле, работа с оптоволокном хоть и требует определенного опыта и навыков, но их наработать — не такая сложная задача. Тем более что сейчас рынок предлагает большое количество инструментов и оборудования для разделки и монтажа кабеля. Этому вопросу и посвящена данная статья.

Вводная информация

Одно из главных требований при работе с оптоволоконными кабелями — внимательное отношение ко всем этапам процесса монтажа кабельной системы: укладке, разделке, соединению и оконцовке. Ошибка дорогого стоит — это затраты на поиск места повреждения и замена участка кабеля. Замена поврежденного участка не только увеличивает трудозатраты, но и снижает качество всей системы: каждый соединительный элемент, каждая спайка вносит свои искажения в передаваемый сигнал, уменьшает расстояние передачи сигнала, требует увеличения оптического бюджета системы. Для специалистов, которые только начинают свою работу по монтажу оптоволокна, рекомендуется приобрести готовый комплект основных инструментов и материалов, необходимых для проведения работ: тара, дозаторы, распределители, расходные материалы и защитные средства. Спустя некоторое время, когда вы получите начальные навыки работы с оптоволоконным кабелем и сформируете предпочтения в разнообразии используемых инструментов и материалов, вы сможете комбинировать набор «под себя».

Разделка волоконно-оптического кабеля

Волоконно-оптический кабель представляет собой несколько оптических волокон, которые вместе с армирующими нитями заключены в защитную полимерную оболочку. Для защиты от агрессивных внешних воздействий кабель помещают в броневую защиту из гофрированной алюминиевой или стальной защитной ленты либо из стальной проволоки. Из-за того, что оптическое волокно в достаточной степени чувствительно к осевым и радиальным деформациям, для его разрезания непригодны недорогие кабелерезы, которые используются для работы с медными кабелями. Рекомендуется использовать инструмент, лезвия которого рассчитаны на резку стали.

Начальный этап разделки волоконно-оптических кабелей — удаление верхнего слоя защитных и броневых покровов, выполняется теми же инструментами, что и разделка обычных кабелей. Полимерная изоляция и фольга вскрываются резаками, а стальная проволока выкусывается бокорезами. Рекомендуется применять кабельные ножи: они позволяют снимать полимерное покрытия с кабеля диаметром от 4 до 35 мм, и при этом кабельный нож имеет специальную насадку, ограничивающую глубину разреза оболочки, что исключает повреждение оптоволоконных жил.

Но в дальнейшей работе без специальных инструментов все равно не обойтись:

• ножницы или кусачки с керамическими лезвиями — используются для удаления армирующих нитей из кевлара. Обычные ножницы эти тонкие, гибкие и прочные волокна не режут, а выдавливают или гнут;
• стрипперы — предназначены для снятия буферного слоя. Их применение снижает риск повреждения оптического волокна: в первую очередь из-за того, что его рабочие поверхности имеют фиксированную настройку;
• скалыватель оптических волокон — применяется для отсекания лишнего отрезка волокна под углом 90 град. Скалыватели бывают ручные и автоматические. При подготовке оптоволокна для последующей сварки или соединения волокон при помощи сплайса рекомендуется использовать автоматические скалыватели, которые позволяют получить чистый и ровный скол без дефектов под углом 90±0,5 град. Например, скол с углом более 2 град. может привести к увеличению потерь в соединении до 1 дБ, что при оптическом общем бюджете системы в 15-25 дБ — зачастую непозволительная роскошь;
• микроскопы  позволяют  диагностировать разъемы оптических волокон на качество полировки жилы, наличие трещин, царапин;
• кримперы предназначены для обжимки наконечников, разъемов и контактов.

Способы соединения волоконно-оптического кабеля

Широко применяются три способа монтажа оптоволокна:

• сварка оптических волокон;
• соединение   при   помощи   механических разъемов;
• соединение при помощи сплайса.

Сварка оптических волокон

Осуществляется с помощью специальных сварочных аппаратов и обычно выполняется в три этапа:

• подготовка и зачистка кабеля, получение качественного торца;
• сваривание сварочным аппаратом;
• тестирование и оценка качества соединения. Сварочный аппарат осуществляет соединение оптоволокна с хорошими параметрами места соединения просто и быстро. Современные сварочные аппараты позволяют снизить потери в месте соединения до 0,04 дБ и менее. Аппарат автоматически выполняет все необходимые операции: юстирует оптоволокна, расплавляет концы оптоволокон, сваривает их. Наиболее функциональные (но и, к сожалению, более дорогие) модели также проверяют качество соединения. После чего место сварки защищают, обычно при помощи термоусаживающей трубки.
  

Соединение при помощи механических разъемов

Сварка оптического волокна также используется при оконцовке волокна коннекторами. Для этих целей используются готовые волоконно-оптические перемычки -пигтейлы (англ. pigtail — гибкий проводник). Пигтейл обычно изготавливается в заводских условиях, он представляет собой отрезок оптоволоконного кабеля, который имеет с одной стороны оптический коннектор. Волокно оптического кабеля сваривается с волокном пигтейла, а уже при помощи коннектора его подключают к оборудованию.

Соединение при помощи сплайса

Сплайс — устройство для сращивания волоконно-оптического кабеля без применения сварки. В сплайс через специальные направляющие навстречу друг другу вводятся подготовленные концы оптических волокон и фиксируются в нем. Для уменьшения вносимых потерь стык между волокнами помещают в специальный (иммерсионный) гель, который зачастую находится внутри сплайса.

Технология соединения при помощи сплайса включает в себя несколько этапов:

• разделка волоконно-оптического кабеля;
• обработка торцов;
• выполнение соединения;
• тестирование и оценка качества соединения;
• нанесение защитных покрытий, восстановление защитной оболочки и брони.

Применение сплайсов облегчает процесс сращивания оптоволокна, но работа с ними требует практических навыков. Вносимые потери при этом методе соединения волокон меньше, чем при использовании пары волоконно-оптических вилок и адаптера, но все же могут составлять 0,1 дБ и выше. Согласно требованиям стандартов на СКС IS0 11801, TIA EIA 568B вносимые потери в сплайсе не должны превышать 0,3 дБ. Для этого в ходе монтажа проводится корректировка положения волокон относительно друг друга, в процессе работ также необходимо проводить постоянный замер потерь на месте соединения.

Кроме того, следует принимать во внимание тот факт, что со временем потери в месте соединения при помощи сплайса могут увеличиться из-за смещения волокон в пространстве или высыхания иммерсионного геля.

Выводы

Материал, который здесь представлен, кому-то может показаться неполным, кому-то поверхностным. Я и не ставил себе задачу изложить всю информацию об инструментах и оборудовании, применяющихся при работе с оптоволокном — да и не уверен, что для этого хватит всего журнала: информации много, она разнообразна.

Но, для того чтобы приступить к работе, вполне достаточно начальных знаний и навыков. Читайте, спрашивайте, приходите на семинары и тренинги — поставщики оборудования должны быть сами заинтересованы в повышении вашей грамотности. Не боги горшки обжигали — и у нас все получится.                                

Опубликовано: Журнал «Системы безопасности» #2, 2010
Посещений: 32566

В рубрику «Видеонаблюдение (CCTV)» | К списку рубрик  |  К списку авторов  |  К списку публикаций

Оконечивание оптического кабеля: практика!

Техника и технология монтажа волоконно-оптических линий связи хорошо отработана и изучена. Не смотря на это, специалисты зачастую упускаются некоторые моменты, чрезвычайно важные для обеспечения беспрепятственной передачи сигнала по оптоволокну. В этой статье описываются места на волоконных линиях, в которых наиболее часто возникают неисправности, также способы предотвращения неисправностей, возникающих в процессе оконечивания оптического кабеля.

Ограниченный бюджет мощности

По мере развития волоконно-оптических технологий более жестким становится и бюджет (энергетический баланс) линии связи. При передаче данных из точки А в точку В на сигнал отрицательно влияют различные факторы. Некоторые из них можно прогнозировать. Это касается, например, потерь в кабеле или потерь в местах сварки, изгибов, установленных соединителей, а также потерь из-за старения источников излучения в передатчиках. Другие же факторы абсолютно непредсказуемы, например, когда речь идет о неправильном обращении с кабелем. В проведенном компанией Fluke Networks опросе достаточно хорошо отражены некоторые источники возникновения незапланированных отказов. Список составлен в последовательности от наиболее распространенных к наименее распространенным причинам возникновения неисправностей. Список состоит из следующего перечня:  

• загрязнение торцевой поверхности волокон,
• плохая полировка,
• сломанные соединители,
• неправильная маркировка,
• трещины и сколы на торцевой поверхности,
• низкое качество сварки,
• чрезмерный изгиб волокна.

Кроме бюджета потерь ужесточаются требования к предельным потерям в линии связи. В новом стандарте 568.3-D для увеличения максимально допустимого расстояния между передатчиком и приемником Ассоциация телекоммуникационной промышленности (TIA) снизила максимально допустимое затухание сигнала в оптоволоконном кабеле с 3,5 дБ/км до 3,0 дБ/км.

На некоторых оптоволоконных системах может присутствовать несколько подобных точек, каждая из которых вносит свои собственные потери.

Эта иллюстрация Ассоциации волоконно-оптической связи (Fiber Optic Association) разъясняет структуру бюджета мощности и потерь в оптической линии связи.

Transmitter	Передатчик
Patch-cord	Патч-корд
Cable Plant	Кабельная сеть
Splice	Место сварки
Connections – blue	Места подсоединений – синий
Receiver	Приемник
Transmitter output	Выходная мощность передатчика
Power budget	Энергетический потенциал
Link-loss budget	Потери в линии
Margin	Энергетический запас линии связи
Receiver sensitivity	Чувствительность приемника
Distance from transmitter	Расстояние от передатчика

Чистота оптических коннекторов

Как утверждает  Б. Вудворду в своем руководстве по медным и оптоволоконным сетям (Bill Woodward, «Cabling: The Complete Guide to Copper and Fiber-Optic Networking»), до 85 процентов потерь на затухание приходится на грязную торцевую поверхность оптического волокна. Загрязнение происходит в различных формах, включая частицы пыли, притягиваемые к поверхности наконечника оптического коннектора  в результате проникновения влаги (например, при использовании насыщенного влагой изопропилового спирта), частицы пыли, притягиваемые к поверхности статическим электричеством, втирание частиц пыли, приводящее к появлению царапин, а также жирные следы от прикосновения пальцев.

Если во время тестирования проводится несколько измерений, зачастую причиной получения противоречивых результатов являются загрязненные торцевые поверхности. Кроме того, к получению ошибочных результатов измерений или необычно высоким потерям могут привести грязные  патчкорды. Грязь  не только может  попасть в разъем, но и существует риск проталкивания загрязнение  внутрь розетки ответного разъема (порт). А это уже может привести к появлению на поверхности царапин и сколов, которые часто просто невозможно устранить. Крошечную сердцевину волокна очень легко перекрыть частицами грязи, следами от пальцев и другими загрязнениями, являющимися результатом неправильного обращения. Загрязнения способны заблокировать источник света (или приемник), а также создать зазор между двумя торцевыми поверхностями, что приведет к рассеиванию излучения  и, в конечном счете, к прерыванию связи и возникновению неисправности сети. Таким образом, перед тестированием кабеля очень важно очищать оба разъема в каждом соединении, причем, независимо от того, были ли на них надеты пылезащитные колпачки.

Микроскопы и специальные средства для очистки

Чаще всего для визуального контроля торцов соединителей технические специалисты используют микроскопы с увеличением не менее 100x. Такого увеличения  хватает для визуального обнаружения частиц пыли. Однако, для проверки торцевой поверхности после полировки или для обнаружения  мельчайших царапин, способных ухудшить рабочие характеристики соединения, этого может быть недостаточно. Имеющие диаметр порядка десятков микрон дефекты лучше видны при увеличении до 250х; в частности, это верно для крошечных размеров одномодовых волокон. В приложениях высокой мощности (примером могут быть кабельное телевидение или некоторые телефонные сети) важно использовать микроскоп с фильтром, блокирующим любое лазерное излучение. Не смотря на то, что чаще источником света является светодиод, а не лазер, прямое попадание излучения в глаза приведет к необратимому повреждению сетчатки.

Простые наборы для очистки оптических разъемов обычно включают в себя растворитель для удаления масляных загрязнений и не оставляющую ворса салфетку. Обычно используется изопропиловый спирт и салфетки. Как уже упоминалось выше, одним из моментов, связанных с использованием изопропилового спирта, является то, что со временем спирт начнет накапливать влагу. Поэтому использующий его техник может заметить, что поверхность волокна дольше высыхает, оставаясь восприимчивой к грязи. Поэтому, лучше использовать одноразовые пропитанные спиртом салфетки или расходуемые ленты. Отличные результаты дает применение чистящего карандаша. Подробнее об этих материалах и приспособлениях см. в этом разделе. В частности, палочки с безворсовыми наконечниками и чистящие карандаши позволяют удалять грязь в розетках адаптеров, например, типов SC, LC, MU, MPO.

Jonard FCC-120 — очиститель оптических коннекторов и портов MPO, безворсовая лента, 500+ очисток

Неправильно установленные соединители

Правильная процедура оконечивания оптического кабеля различна для разных материалов, конструкции коннекторов и размеров оптоволоконного кабеля. Существует несколько вариантов установки соединителей. Некоторые предполагают использование эпоксидного клея и полировки, в то время как другие поставляются предварительно отполированными, но требуют точного скалывания. Как правило, основным местом возникновения неисправности в концевой заделке оптического волокна является неправильно отполированный торец волокна. Скорее всего, это связано с тем, что полировка разъема требует определенного умения, и, следовательно, напрямую связана с уровнем подготовки специалиста. Процесс полировки преследует две основные цели: придание наконечнику требуемой формы и получение гладкой поверхности для обеспечения минимального преломления света.

Используется обычное плоское полирование, полировка PC (физический контакт, вариант плоской полировки), UPC (более качественный вариант плоской полировки) и APC (полировка под углом).

1) PC, Обратное отражение < -40 дБ, 2) ULTRA PC, Обратное отражение < -50 дБ, 3) 8° ANGLED PC Обратное отражение < -60 дБ

Специалист может отполировать соединитель вручную, при этом качество полировки в большой степени зависит от используемых материалов и приспособлений. 

Профессиональный металлический универсальный диск для ручной полировки оптических коннекторов

 

Предотвращение неправильной установки оптических коннекторов

Радикальное средство от ошибок при оконечивании — это применение оптических коннекторов не требующих вклейки волокна и полировки разъема. Как правило, разъемы без эпоксидного клея или без полировки (NoEpoxy/NoPolish, NENP) исключают вероятность возникновения неисправности из-за плохой полировки и обеспечивают очень быструю концевую заделку. Для монтажа таких соединителей необходим специфический набор инструментов, отличающийся особым скалывателем волокна. Например, скалыватель Jonard FC-220 позволяет не только обеспечить ровный и строго перпендикулярный скол, но и задать с большой точностью расстояние скола от среза буферного слоя. Из всех операций установки подобных коннекторов наиболее сложной задачей является чистое скалывание волокна. Для остальных манипуляций достаточно небольшого специализированного набора инструментов, например, Jonard TK-350.

Набор инструмента Jonard TK-350 для снятия внешней оболочки кабеля, обрезки кевларовых армирующих нитей и удаления буферного слоя.

Опытному специалисту, скорее всего, потребуется практически одинаковое время для установки нескольких соединителей EP (с вклейкой волокна и полировкой) и нескольких соединителей NENP. Кроме того, соединитель NENP, как правило, значительно дороже соединителя EP. Те мне менее, этот тип разъемов гораздо менее подвержен ошибкам монтажа и не требует никаких расходных материалов,  чего нельзя сказать о расходниках для разъемов EP (клей, салфетки, тех. жидкости, полировочные пленки и пр.), запас которых требует постоянного пополнения.

Проверка и осмотр оптического волокна

После оконечивания оптоволоконного кабеля оценить качество соединения можно двумя способами: визуальный осмотр и измерение отражательной способности. При измерении отражательной способности (или обратного отражения) соединителя определяется количество света, отраженного обратно к источнику из-за недостаточно качественной полировки поверхности. При плохой полировке большая часть сигнала будет отражаться назад, что приведет к повышению потерь в соединителе и, в конечном итоге, во всей системе. Тщательный визуальный осмотр разъема, вероятно, позволит установить причину низкого качества монтажа. Однако специалисты с недостаточным опытом скорее всего будут не в состоянии на глаз определить качество оптического соединения. Поэтому дополнительная проверка не будет лишней. Таким образом, для снижения уровня брака при обучении новых монтажников измерители мощности, визуальные дефектоскопы и тестеры целостности полезно использовать не только в больших установках, но и при проведении любых монтажных работ.

Ниже в табл. 1 приведены приборы, инструменты и материалы, используемые для определения состояния оптических разъемов и их чистки.

 

Таблица 1. Микроскопы  для определения состояния оптических разъемов и средства для чистки коннекторов

Инструменты для очистки торцевой поверхности	Требования	Примечания
Микроскопы	Увеличение не ниже 100х	Иногда такой уровень увеличения не позволяет обнаружить царапины. Встроенный инфракрасный фильтр защищает глаза от любых сигналов, передаваемых по активному волокну.
Чистящие средства	99-процентный изопропиловый спирт (IPA)	Бутылки с изопропиловым спиртом будут со временем поглощать влагу, которая способна оставлять потеки на торцевой поверхности волокна, собирающие на себя грязь. Некоторые растворители отрицательно воздействуют на эпоксидный клей. Другие растворители могут оставлять следы, собирающие грязь.
Чистящие салфетки	Салфетки, не оставляющие ворса	Нетканые салфетки, не оставляющие ворса, снижают вероятность появления царапин на поверхности соединителя от удаляемой грязи.
Баллончик со сжатым воздухом		Может оставлять следы, если не удерживается ровно и не распыляется в течение трех и более секунд, что позволяет удалить попавшую на поверхность влагу.
Пылезащитные колпачки		Только они реально защищают поверхность соединителя, но обычно сами загрязнены пылью.

 

Важно! Безопасность при оконечивании оптических кабелей

При работе с волоконно-оптическими кабелями необходимо соблюдать меры предосторожности. В процессе монтажа соединителей при скалывании или случайном разломе волокна образуются мелкие и мельчайшие осколки. Эти осколки опасны и неправильное обращение с ними чревато серьезными последствиями. Такие осколки зачастую очень трудно увидеть. Попадание осколков на поверхность кожи или внутрь организма человека способно вызвать серьезные раздражения и даже внутренние кровотечения.

При выполнении концевой заделки кабеля установщику необходимо надевать защитные очки и защитную одежду, например, фартук. Кроме того, после или в процессе работы, прежде чем прикасаться к лицу (протереть глаза или почесать за ухом) или пище, обязательно нужно вымыть руки. Обнаружить осколки волокна помогут черные рулонные маты, которые удерживают на месте полирующие пластины. Осколки нужно с помощью пинцета собрать и сложить в специальный контейнер и утилизировать. Поскольку осколки трудно обнаружить, лучше сразу предполагать, что они неизбежно появятся в процессе работы и заранее предпринять необходимые меры!

Подготовлено по материалам Cabling Installation & Maintenance
Paul Hospodar, L-Com Global Connectivity.

Скалыватели оптического волокна: назначение и виды

Для подготовки оптоволокна к процессу варки используются скалыватели оптического волокна. Они представляют собой приспособление, которое требуется для получения ровного скола оптоволокна, который будет соединяться методом сварки или при помощи гелиевого соединителя. Успешно такие приспособления применяются для изготовления патч-кордов, оптических разветвителей, пигтейлов и т.д.

Основное их предназначение

Чтобы создать оптоволоконный канал высокого качества, требуется сначала обеспечить высокое качество скола оптоволокна. Для этого и применяется скалыватель, который обеспечивает ровную поверхность торца оптического волокна. Если получится неровный скол, то будет происходить рассеивание света и между стыкуемыми волокнами появятся щели, что повлечет за собой потери сигнала. Поэтому подходящий инструмент, которым является скалыватель, так важен для установки кабельных систем.

Оптические кабели собираются в оптический кросс, который представляет собой распределительное и соединяющее устройство. С его помощью кабели могут выходить на разъемы любого оборудования и соединяться между собой.

Виды скалывателей

Скалыватели могут быть:

• ручными;
• настольными.

Ручные инструменты для скалывания оптоволокон по внешнему виду напоминают авторучку или небольшую отвертку, конец которой имеет резец, заточенный под 30 градусов. Также он может иметь вид степлера. Такой скалыватель прост, практичен, очень удобен в использовании, однако для его применения необходимо иметь определенные навыки и опыт монтажа. Такая модель может использоваться в том случае, если за год сваривается несколько волокон, поскольку качество удачных сколов, выполняемых с его помощью, оставляет желать лучшего.

Для сваривания большего числа волокон лучше применять настольный скалыватель. Несмотря на свои небольшие размеры, он обладает высокоточной механикой. Как правило, этот скалыватель имеет алмазный либо твердосплавный резец и устройство, которое позволяет получить ровный торец волокна.

Настольные скалыватели, конечно же, стоят больше чем ручные, но и позволяют увеличивать производительность труда.

Оптоволоконные кабели, которые пришли на замену устаревшим медным, дали развитие GPON-технологии, а именно пассивной оптической сети, которая предоставляет широкополосный выход в Интернет на высокой скорости. Для проведения такой линии связи требуется определенное GPON оборудование, которое позволяет получать многим пользователям качественное Интернет-соединение.

Для обработки оптоволокон, имеющих определенный диаметр, могут потребоваться специализированные прецизионные скалыватели, которые являются более дорогостоящими, но и гарантируют получение ровной торцевой поверхности волокна, чтобы свести к минимуму риск оптических потерь. Например, изделие Fujikura CT-80В используется для скалывания оптоволокон размером 80 мкм. Отличный скол благодаря этому устройству получается за счет уменьшения изгиба волокна во время процесса скалывания, ведь известно, что изгибы заметно снижают качество получаемого скола.

Не менее популярными становятся ультразвуковые скалыватели FK-11 (12), которые оснащаются вибрирующими алмазными резцами и применяются при сварке волокон, которая получается высокопрочной.

Оборудование и оптоволоконные кабели для линий связи размещаются в монтажных шкафах, которые могут иметь различные варианты расположения (на полу или стене) и разные габариты. Например, шкаф ЦМО может устанавливаться в неиспользуемой части помещения, а размещается в нем все необходимое телекоммуникационное оборудование.

Каков критический угол оптического волокна при добавлении оболочки n = 1,49?

Физика

Наука

• Анатомия и физиология
• Астрономия
• Астрофизика
• Биология
• Химия
• наука о планете Земля
• Наука об окружающей среде
• Органическая химия
• Физика

Математика

• Алгебра
• Исчисление

.

Введение в оптические волокна, дБ, затухание и измерения

Этот документ представляет собой краткий справочник по некоторым формулам и важной информации, относящейся к оптическим технологиям. В этом документе основное внимание уделяется децибелам (дБ), децибелам на милливатт (дБм), затуханию и измерениям, а также предоставляется введение в оптические волокна.

Требования

Для этого документа нет особых требований.

Используемые компоненты

Этот документ не ограничивается конкретными версиями программного и аппаратного обеспечения.

Информация в этом документе была создана на устройствах в определенной лабораторной среде. Все устройства, используемые в этом документе, были запущены с очищенной (по умолчанию) конфигурацией. Если ваша сеть работает, убедитесь, что вы понимаете потенциальное влияние любой команды.

Условные обозначения

См. Раздел Условные обозначения технических советов Cisco для получения дополнительной информации об условных обозначениях в документе.

Децибел (дБ) — это единица, используемая для выражения относительной разницы в силе сигнала.Децибел выражается как десятичный логарифм отношения мощности двух сигналов, как показано здесь:

дБ = 10 x Log ₁₀ (P1 / P2)

, где Log ₁₀ — логарифм по основанию 10, а P1 и P2 — сравниваемые степени.

Примечание: Логарифм ₁₀ отличается от логарифма с основанием непарского логарифма (Ln или LN).

Вы также можете выразить амплитуду сигнала в дБ. Мощность пропорциональна квадрату амплитуды сигнала.Следовательно, дБ выражается как:

дБ = 20 x Log ₁₀ (V1 / V2)

где V1 и V2 — сравниваемые амплитуды.

1 звонок (в настоящее время не используется) = Лог ₁₀ (P1 / P2)

1 децибел (дБ) = 1 звонок / 10 = 10 * Log ₁₀ (P1 / P2)

дБо = дБ (относительный) = дБ = 10 * Log ₁₀ (P1 / P2)

Правила логарифмирования по основанию 10

• Лог ₁₀ (AxB) = Лог ₁₀ (A) + Лог ₁₀ (B)

• Лог ₁₀ (A / B) = Лог ₁₀ (A) — Лог ₁₀ (B)

• Лог ₁₀ (1 / A) = — Лог ₁₀ (A)

• Лог ₁₀ (0,01) = — Лог ₁₀ (100) = -2

• Лог ₁₀ (0,1) = — Лог ₁₀ (10) = — 1

• Лог ₁₀ (1) = 0

• Лог ₁₀ (2) = 0,3

• Лог ₁₀ (4) = 0,6

• Лог ₁₀ (10) = 1

• Лог ₁₀ (20) = 1,3

  Лог ₁₀ (2 x 10) = Лог ₁₀ (2) + Лог ₁₀ (10) = 1 + 0,3

• Лог ₁₀ (100) = 2

• Лог ₁₀ (1000) = 3

• Лог ₁₀ (10000) = 4

дБ

В этой таблице перечислены логарифм и коэффициенты мощности в дБ (децибелах):

Коэффициент мощности	дБ = 10 x Log 10 (коэффициент мощности)
AxB	x дБ = 10 x Log 10 (A) + 10 x Log 10 (B)
А / В	x дБ = 10 x лог 10 (A) — 10 x лог 10 (B)
1 / A	x дБ = + 10 x Log 10 (1 / A) = — 10 x Log 10 (A)
0,01	— 20 дБ = — 10 x Лог 10 (100)
0,1	— 10 дБ = 10 x Log 10 (1)
1	0 дБ = 10 x Log 10 (1)
2	3 дБ = 10 x Log 10 (2)
4	6 дБ = 10 x Log 10 (4)
10	10 дБ = 10 x Log 10 (10)
20	13 дБ = 10 x (Лог 10 (10) + Лог 10 (2))
100	20 дБ = 10 x Log 10 (100)
1000	30 дБ = 10 x Log 10 (1000)
10000	40 дБ = 10 x Log 10 (10000)

Децибел в милливаттах (дБм)

дБм = дБ милливатт = 10 x Log ₁₀ (мощность в мВт / 1 мВт)

Мощность	Коэффициент	дБм = 10 x Log 10 (мощность в мВт / 1 мВт)
1 мВт	1 мВт / 1 мВт = 1	0 дБм = 10 x Log 10 (1)
2 мВт	2 мВт / 1 мВт = 2	3 дБм = 10 x Log 10 (2)
4 мВт	4 мВт / 1 мВт = 4	6 дБм = 10 x лог 10 (4)
10 мВт	10 мВт / 1 мВт = 10	10 дБм = 10 x Log 10 (10)
0,1 Вт	100 мВт / 1 мВт = 100	20 дБм = 10 x Log 10 (100)
1 Вт	1000 мВт / 1 мВт = 1000	30 дБм = 10 x Log 10 (1000)
10 Вт	10000 мВт / 1 мВт = 10000	40 дБм = 10 x Log 10 (10000)

децибел соответствует одному ватту (дБВт)

дБВт = дБВт = 10 x Log10 (мощность в Вт / 1 Вт)

Мощность	Коэффициент	дБм = 10 x Log 10 (мощность в мВт / 1 мВт)
1 Вт	1 Вт / 1 Вт = 1	0 дБВт = 10 x Log 10 (1)
2 Вт	2 Вт / 1 Вт = 2	3 дБВт = 10 x Log 10 (2)
4 Вт	4 Вт / 1 Вт = 4	6 дБВт = 10 x Log 10 (4)
10 Вт	10 Вт / 1 Вт = 10	10 дБВт = 10 x Log 10 (10)
100 мВт	0,1 Вт / 1 Вт = 0,1	-10 дБВт = -10 x Log 10 (10)
10 мВт	0,01 Вт / 1 Вт = 1/100	-20 дБВт = -10 x Log 10 (100)
1 мВт	0,001 Вт / 1 Вт = 1/1000	-30 дБВт = -10 x Log 10 (1000)

Коэффициент усиления мощности / напряжения

В этой таблице сравниваются приросты мощности и напряжения:

дБ	Коэффициент мощности	Коэффициент напряжения	дБ	Коэффициент мощности	Коэффициент напряжения
0	1,00	1,00	10	10,00	3,16
1	1,26	1,12	11	12,59	3,55
2	1,58	1,26	12	15,85	3,98
3	2,00	1,41	13	19,95	4,47
4	2,51	1,58	14	25,12	5,01
5	3,16	1,78	15	31,62	5,62
6	3,98	2,00	16	39,81	6,31
7	5,01	2,24	17	50,12	7,08
8	6,31	2,51	18	63,10	7,94
9	7,94	2,82	19	79,43	8,91
10	10,00	3,16	20	100,00	10,00

С помощью этой информации вы можете определить формулы для ослабления и усиления:

Затухание (дБ) = 10 x Log ₁₀ (P in / P out) = 20xLog ₁₀ (V in / V out)

Усиление (дБ) = 10 x Log ₁₀ (P out / P in) = 20 x Log ₁₀ (V out / V in)

Оптоволокно — это средство передачи информации.Оптическое волокно изготовлено из стекла на основе диоксида кремния и состоит из сердечника, окруженного оболочкой. Центральная часть волокна, называемая сердцевиной, имеет показатель преломления N1. Оболочка, окружающая сердечник, имеет более низкий показатель преломления N2. Когда свет проникает в волокно, оболочка ограничивает свет в сердцевине волокна, и свет распространяется по волокну за счет внутреннего отражения между границами сердцевины и оболочки.

Рисунок 1 — Структура оптического волокна

Одномодовые (SM) и многомодовые (MM) волокна являются основными волокнами, которые производятся и продаются сегодня.На рисунке 2 представлена ​​информация об обоих типах волокон.

Рисунок 2 — Волокна SM и MM

В волокно попадает небольшое количество света. Это относится к длинам волн видимого (от 400 до 700 нм) и ближнего инфракрасного (от 700 до 1700 нм) электромагнитного спектра (см. Рисунок 3).

Рисунок 3 — Электромагнитный спектр

Существует четыре специальных длины волны, которые можно использовать для оптоволоконной передачи с низким уровнем оптических потерь, которые перечислены в этой таблице:

Окна	Длина волны	Убыток
1 st длина волны	850 нм	3 дБ / км
2 nd длина волны	1310 нм	0.4дБ / км
3 rd длина волны	1550 нм (группа C)	0,2 дБ / км
4 -я длина волны	1625 нм (L группа)	0,2 дБ / км

Для измерения оптических потерь вы можете использовать две единицы: дБм и дБ. В то время как дБм — это фактический уровень мощности, выраженный в милливаттах, дБ (децибел) — это разница между мощностями.

Рисунок 4 — Как измерить оптическую мощность

Если входная оптическая мощность равна P1 (дБм), а выходная оптическая мощность равна P2 (дБм), потеря мощности составляет P1 — P2 дБ. Чтобы узнать, сколько мощности теряется между входом и выходом, обратитесь к значению в дБ в этой таблице преобразования мощности:

дБ	Выходная мощность в% от мощности в	% потерянной энергии	Примечания
1	79%	21%	–
2	63%	37%	–
3	50%	50%	1/2 мощности
4	40%	60%	–
5	32%	68%	–
6	25%	75%	1/4 мощности
7	20%	80%	1/5 мощности
8	16%	84%	1/6 мощности
9	12%	88%	1/8 мощности
10	10%	90%	1/10 мощности
11	8%	92%	1/12 мощности
12	6.3%	93,7%	1/16 мощности
13	5%	95%	1/20 мощности
14	4%	96%	1/25 мощности
15	3,2%	96,8%	1/30 мощности

Например, когда оптический вход прямой линии (LD) в волокно равен 0 дБм, а выходная мощность составляет -15 дБм, оптические потери для волокна рассчитываются как:

  Оптические потери на входе и выходе 
0 дБм - (-15 дБм) = 15 дБ 

В таблице преобразования мощности 15 дБ для оптических потерь равны 96.8 процентов потерянной оптической мощности. Таким образом, при прохождении через оптоволокно остается только 3,2 процента оптической мощности.

В любом оптоволоконном соединении возникают некоторые потери. Вносимые потери для разъема или стыка — это разница в мощности, которую вы видите, когда вставляете устройство в систему. Например, возьмите отрезок волокна и измерьте оптическую мощность в нем. Обратите внимание на чтение (P1). Теперь разрежьте волокно пополам, заделайте волокна, подключите их и снова измерьте мощность.Обратите внимание на второе чтение (P2). Разница между первым показанием (P1) и вторым (P2) — это вносимые потери или потеря оптической мощности, которая возникает, когда вы вставляете разъем в линию. Это измеряется как:

IL (дБ) = 10 Log ₁₀ (P2 / P1)

Вы должны понимать эти две важные вещи о вносимых потерях:

• Указанные вносимые потери указаны для идентичных волокон .

  Если диаметр сердечника (или числовая апертура) стороны, передающей данные, больше, чем числовая апертура волокна, принимающего данные, возникают дополнительные потери.

  Ldia = 10 Log ₁₀ (diar / diat) ²

  LNA = 10 Log ₁₀ (NAr / NAt) ²

  где:

  Дополнительные потери могут возникать из-за отражений Френеля. Это происходит, когда два волокна разделены таким образом, что существует разрыв в показателе преломления. Для двух стеклянных волокон, разделенных воздушным зазором, отражение Френеля составляет 0,32 дБ.

• Убыток зависит от запуска .

  Вносимые потери зависят от запуска и зависят от условий в двух соединенных волокнах.За короткое время вы можете переполнить волокно оптической энергией, переносимой как через оболочку, так и через сердцевину. На расстоянии эта избыточная энергия теряется до тех пор, пока волокно не достигает состояния, известного как равновесное распределение мод (EMD). При длительном запуске волокно уже достигло EMD, поэтому избыточная энергия уже удалена и отсутствует на соединителе.

  Свет, который проходит через соединение волокна с волокном в межсоединении, может снова переполнить волокно с избыточными модами оболочки.Они быстро теряются. Это условие короткого приема. Если вы измеряете выходную мощность волокна с коротким приемом, вы можете увидеть дополнительную энергию. Однако дополнительная энергия не распространяется далеко. Следовательно, чтение неверное. Точно так же, если длина принимающего волокна достаточно велика, чтобы достичь EMD, показание вносимых потерь может быть выше, но оно отражает фактические условия применения.

  Можно легко смоделировать EMD (долгий запуск и получение). Для этого необходимо пять раз обернуть волокно вокруг оправки.Это удаляет режимы облицовки.

Вы можете приблизительно оценить бюджет мощности канала. Для этого необходимо обеспечить 0,75 дБ для каждого соединения волокна с волокном и предположить, что потери в волокне пропорциональны длине волокна.

Для 100-метрового участка с тремя патч-панелями и оптоволокном 62,5 / 125, имеющим потери 3,5 дБ / км, общие потери составляют 2,6 дБ, как показано здесь:

Волокно: 3,5 дБ / км = 0,35 дБ для 100 метров

Патч-панель 1 = 0.75 дБ

Патч-панель 2 = 0,75 дБ

Патч-панель 3 = 0,75 дБ

Всего = 2,6 дБ

Измеренные потери обычно меньше. Например, средние вносимые потери для разъема AMP SC составляют 0,3 дБ. В этом случае потери связи составляют всего 1,4 дБ. Независимо от того, используете ли вы Ethernet со скоростью 10 Мбит / с или ATM со скоростью 155 Мбит / с, потери одинаковы.

Оптическая рефлектометрия во временной области (OTDR) — популярный метод сертификации волоконных систем. OTDR вводит свет в оптоволокно, а затем графически отображает результаты обнаруженного обратного отраженного света.OTDR измеряет прошедшее время прохождения отраженного света для расчета расстояния до различных событий. Визуальный дисплей позволяет определять потери на единицу длины, оценивать стыки и соединители, а также определять место повреждения. OTDR увеличивает масштаб до определенных мест, чтобы получить крупный план части ссылки.

Несмотря на то, что вы можете использовать измерители мощности и инжекторы сигналов для многих сертификаций и оценок каналов, рефлектометры представляют собой мощный инструмент диагностики, позволяющий получить исчерпывающую картину связи.Но OTDR требует дополнительной подготовки и некоторых навыков для интерпретации изображения.

.

Как взломать оптоволокно за считанные минуты… и как его обезопасить

Многие люди не понимают, что оптоволоконные кабели часто легко доступны и не защищены, что делает их потенциальной целью для хакеров, стремящихся проникнуть в огромные объемы данных, которые передаются по оптоволоконным сетям. Паулина Гомес из Ciena подробно описывает уязвимости системы безопасности, а Патрик Скалли демонстрирует, как легко перехватить оптоволоконный кабель.

Вы когда-нибудь настраивали новый смартфон? Поменяли воздушный фильтр в машине? Тогда есть вероятность, что вы сможете подключиться к оптоволоконной линии быстрее, чем потребуется для установки нового обновления на свой iPhone.Думаете, мы преувеличиваем? Продолжайте читать или смотрите видео ниже.

Согласно недавнему исследованию (PDF), 37% глобальных компаний в настоящее время развертывают последовательную стратегию шифрования на своем предприятии, поскольку мега-взломы и кибератаки увеличивают потребность компаний в улучшении своей безопасности. С увеличением сложности и частоты утечек данных, а также с увеличением числа разнообразных центров обработки данных и облачных сервисов ни одна организация не застрахована от постоянно присутствующей угрозы злонамеренных атак для сбора конфиденциальной и частной информации.

Согласно недавнему исследованию, 37% глобальных компаний в настоящее время развертывают последовательную стратегию шифрования на своих предприятиях, поскольку мега-взломы и кибератаки усилили необходимость компаний в повышении уровня безопасности.

Но многие из этих стратегий шифрования неполны и сосредоточены только на данных, которые «хранятся» на серверах компании или в облаке.Шифрование данных «в полете» между местоположениями также имеет решающее значение.

Сегодня волоконно-оптические кабели несут ответственность за перенос огромных объемов интернет-трафика по всему миру. Традиционно риск проникновения оптоволоконного кабеля не считался приоритетным в общей стратегии безопасности большинства организаций, хотя угроза проникновения оптического кабеля для доступа к данным, которые он передает, вполне реальна.

Многие люди не понимают, что оптоволоконные кабели часто легко доступны и не защищены — даже четко обозначены знаками, подобными изображенному здесь, для уменьшения случайных разрывов волокна, что делает их уязвимыми целями для хакеров.

Любой, у кого есть доступ в Интернет, может делать покупки в Интернете, используя один из нескольких простых в использовании инструментов (например, тот, что показан на видео ниже), и после просмотра нескольких видеороликов на YouTube, которые проведут вас через процесс прослушивания, хорошо подготовиться для кражи конфиденциальные данные по оптоволоконному кабелю.

Худшая часть?

Утечки данных могут произойти по оптоволокну, даже если провайдер не узнает о том, что произошло нарушение.Оператор может наблюдать некоторые потери в оптической линии, но не будет знать, что его или ее данные в полете отслеживаются. Это означает, что сеть может быть взломана на длительное время без обнаружения. Подумайте, что это означает, когда по оптоволоконному кабелю передается терабит незашифрованной информации — огромные объемы критически важных данных можно собирать в течение нескольких дней, недель и даже месяцев.

Развертывание решения для оптического шифрования, такого как наше отмеченное наградами Ciena WaveLogic Encryption, является наиболее эффективным средством защиты от оптоволоконного перехвата, поскольку оно постоянно защищает все данные в полете, обеспечивая безопасность каждого бита. путешествует по земному шару на любые расстояния.

Указание по применению

Решение для шифрования WaveLogic

Поддерживает ли критичные по времени финансовые транзакции, конфиденциальное хранилище медицинских записей, безопасную правительственную связь или просто беспроводные голосовые соединения, современная сетевая инфраструктура работает в среде постоянно растущих угроз.Вот почему защита данных и сети важна как никогда. По мере того, как все более конфиденциальная информация распространяется по оптоволоконным сетям, охватывающим весь земной шар, современные средства связи в масштабе Интернета должны использовать подход к безопасности ИТ, который включает не только безопасность сервера и шифрование в состоянии покоя, но и надежное решение для оптического шифрования в полете.

.

Google Fiber расширяется еще быстрее и делает передачу очень нервной

из , взорвать статус-кво , отдел

В то время как Google Fiber изначально рассматривался как очаровательный небольшой эксперимент, в первую очередь предназначенный для привлечения внимания PR к отсутствию конкуренции со стороны широкополосной связи, за последние шесть месяцев Уолл-стрит осознала тот факт, что Google Fiber не играет с ней. В то время как количество клиентов, которые действительно могут подписаться на Google Fiber, остается в пределах нескольких сотен тысяч, объявления Google о работе в таких обширных регионах, как Атланта, Сан-Антонио, Чикаго и Лос-Анджелес, заставили многих аналитиков с Уолл-стрит изменить свою настройку.

Примерно в 2012 году аналитики с Уолл-стрит заявили, что развертывание Google Fiber в любом масштабе было бы слишком дорогим. Перенесемся в 2016 год, и вы заметите, что поется совсем другая мелодия:

Несмотря на то, что заявление Google является всего лишь таковым, ни к чему не приведет и требует минимальных капитальных вложений со стороны Alphabet на данном этапе, оно с некоторой долей вероятности увеличивает вероятность того, что Google Fiber пройдет через большое количество точек в течение пяти лет. Соответственно, это увеличивает шансы того, что мы увидим капитальные вложения Alphabet в непрофильных предприятиях или то, что компания называет «другими ставками», значительно возрастут.Действительно, если бы Google Fiber был построен в Чикаго и / или Лос-Анджелесе и их окрестностях, это могло бы спровоцировать повышенный интерес со стороны других крупных городских районов, что упростило бы масштабирование Fiber. Наша верхняя оценка 20-25 миллионов домов, пройденных Google Fiber, может оказаться менее агрессивной, чем мы думали .

Google Fiber извлек несколько серьезных уроков, пытаясь построить широкополосную сеть с нуля, поэтому он начал больше полагаться на существующие сборки (или планы на строительство).Например, на этой неделе Google Fiber объявил в своем блоге, что будет использовать планируемую муниципальную широкополосную сеть с открытым доступом, которая строится в городе Хантсвилл, штат Алабама. Это произошло вслед за заявлением компании, что она также использует существующие оптоволоконные жилые дома в Атланте, чтобы ускорить их доступность:

.