TÁVKÖZLÉSI ISMERETEK FÉNYVEZETŐS GYAKORLAT. Szakirodalomból szerkesztette: Varga József

Átírás

1 TÁVKÖZLÉSI ISMERETEK FÉNYVEZETŐS GYAKORLAT Szakirodalomból szerkesztette: Varga József 1

2 4. Fényvezető szálak kötése 4.1 Fényvezető szálkötési módok Nem bontható kötések A kötéseket elkészítésük után csak roncsolással lehet bontani Ragasztásos kötés A ragasztott kötéseket valamilyen mechanikai elem, mint pozicionáló és ragasztóanyag (általában epoxigyanta) segítségével valósítják meg. A szálat először pozícionálják, majd a ragasztóval rögzítik. A ragasztóvak szemben támasztott követelmények: - optikai tulajdonságai egyezzenek meg a fényvezető száléval (pl. törésmutató) - ne változtassa a térfogatát - mechanikailag szilárd legyen - tág hőmérséklettartományban állandó tulajdonságokkal rendelkezzen - ne tartalmazzon oldószert 2

3 Ragasztott kötés 3

4 Hegesztett kötések A szálak kötésének legbiztosabb módja. Lényege, hogy a szálvégeket segédanyag nélkül összeolvasztják. Hegesztési módszerek: - diffúziós hegesztés - plazmahegesztés - lézersugaras hegesztés - mikrolángos hegesztés - elektromos ívhegesztés (olcsó, megbízható, jó minőségű hegesztések) Az elektromos ívhegesztés folyamata: - előkészületek (szál, szálcsupaszító, alkohol, törlőkendő, szálvágó, szálhegesztőgép, kötésvédelem,védőszemüveg) - szálcsupaszítás (elsődleges védelem eltávolítása, száltisztítás izopropil alkohollal) - kötésvédelem elhelyezése az egyik szálon - száltörés - a szálak elhelyezése a szálhegesztőben - hegesztés (szálak illesztése, szálvégek tisztítása előhegesztéssel, szálak megolvasztása és egyidejű összetolása) 4

5 - a kötésvédelem elkészítése (az elsődleges védelem helyreállítása, a hegesztés mechanikai védelme) Szálcsupaszítók (fiber stripper) 5

6 Száltörők (fiber cleaver) 6

7 Szálhegesztők (fusion splicer) 7

8 8

9 Kötésvédő elhelyezése a fényvezető szálon 9

10 Fényvezető szál tisztítása 10

11 Fényvezető szál törése ( vágása ) A fényvezető szálakat a szálhegesztéshez el kell törni ( vágni ). A vágott felületnek síknak és a száltengelyre merőlegesnek kell lennie. A száltörők lehetnek olcsóbb,egyszerűbb kivitelűek vagy bonyolultabb, drágább de jobb törési felületet adó száltörők. Száltöréskor a szálat a kívánt helyen egy keményre edzett vídia vagy gyémánt éllel megkarcoljuk, majd ívben meghajlítjuk, a szál a karcolás helyén eltörik. Egyszerű száltörő 11

12 Fényvezető szál törő ( szálvágó ), törési felületek 12

13 Fényvezető szál hegesztés folyamata 13

14 Fényvezető szál hegesztés folyamata 14

15 Fényvezető szál kötésvédő Fényvezető szál Hegesztési kötésvédő hüvely Csupasz fényvezető szál Rozsdamentes acélrúd Elektromos kemence Rozsdamentes acélrúd a szálhegesztőben 15

16 Fényvezető szál zsugorcsöves kötésvédelme Normál zsugorítás, túlzott zsugorítás, nem elégséges zsugorítás 16

17 Szálhegesztő gép elvi felépítése 17

18 Szálak X-Y irányú illesztése a szálhegesztőben 18

19 LID (local injection and detection) rendszerű hegesztőgép 1. A szálak illesztése a fény helyi becsatolásával és a maximális helyi fényteljesítmény mérésen alapul. Ha a szálat megfelelő sugárban meghajlítjuk, fény lép ki belőle, ill. fényt csatolhatunk be, a szálakat (2,6) meghajlítjuk a (3,5) görgőkön, fényt csatolunk be (1), detektáljuk (10) és mérjük (8), addig mozgatjuk amíg a maximális teljesítményt kapjuk. Ezután végezzük el a hegesztést. 19

20 LID (local injection and detection) rendszerű hegesztőgép 2. A szálhegesztő gép a szálak illesztését és hegesztését automatikusan végzi el. 20

21 A hegesztési csillapítás számítása (szálhegesztővel) 21

22 Száltípusok 22

23 Fényvezető szál geometriai paraméterei 23

24 A hegesztést befolyásoló tényezők a fényvezető szál geometriai paraméterei : koncentricitási hiba ellipticitás (köralak hiba) mag átmérő eltérés köpeny átmérő eltérés szálvágás minősége (merőleges, sima) a szál tisztasága numerikus apertúra eltérés Magátmérő eltérés 24

25 Köpenyátmérő eltérés Numerikus apertúra eltérés 25

26 Mag koncentricitási hiba Mag köralakhiba 26

27 Fényvezetőszál illesztési hibák 27

28 Szálhegesztési hibák 28

29 FITEL S177 típusú szálhegesztőgép Főbb jellemzők Hordozható kivitelű, manuális, félautomata és automata működési mód. A hegesztési kötés védelme is elkészíthető a szálhegesztőben. A gép alkalmas a hegesztendő fényvezető szálak geometriai paramétereinek mérésére is (köralak hiba, koncentricitási hiba, köpeny-és magátmérő eltérés). A szálhegesztő géppel az alább felsorolt típusú fényvezető szálak kötése készíthető el Száltípusok Szálak száma Védelem Héjátmérő Magátmérő SM / MM / DS / TW / LF / MC csak egyedi szál mm mm SM: 8-11μm MM: 50, 62.5μm DS: 8μm Speciális szál: 4-15μm Zsugorcső méretek 20 / 25 / 35 / 40 / 60 mm Kötéscsillapítások: SM 0,02 db MM 0,01 db DSF 0,04 db 29

30 FITEL S177 típusú szálhegesztőgép 30

31 FITEL S177 típusú szálhegesztőgép felépítése 31

32 FITEL S177 típusú szálhegesztőgép vezérlő gombjai 32

33 FITEL S177 típusú szálhegesztőgép vezérlő gombjai 33

34 Az S117A szálhegesztő bekapcsolása utána READY képernyő jelenik meg 34

35 35

36 A MENÜ képernyő 36

37 A MENÜ, és a Funkció gombok 37

38 A fényvezetőszálak elhelyezése a hegesztőben 38

39 A szálhegesztő nagyfeszültségű elektródái 39

40 Fényvezetőszálak hegesztés előtt 40

41 Mechanikai kötések A mechanikai kötések alkalmasak egy vagy több fényvezető szál csatlakoztatására. A szálak egy V alakú horonyban vannak elhelyezve, rögzítésük rugós vagy bepattintós módon lehetséges. Néhány típusnál a csatlakozó bontható. Csillapítás: 0,1-0,5 db 41

42 V-hornyú (V-grooved) mechanikai csatlakozó 42

43 1 csatlakozó elem 2 fedél 3 csatlakozó elemek 4 vezetősín 5 horony 6 bemarás Több fényvezető szál csatlakozása V-hornyú (V-grooved) mechanikai csatlakozóval 43

44 3M gyártmányú Fibrlok típusú mechanikus csatlakozó 44

45 3M gyártmányú Fibrlok típusú mechanikus csatlakozó metszete és méretei 45

46 12 fényvezetőszál csatlakoztatására alkalmas 3M gyártmányú Fibrlok típusú mechanikus csatlakozó 46

47 3M gyártmányú Fibrlok típusú mechanikus csatlakozó csillapítás-eloszlása 47

48 Hegesztett szálkötés és különböző típusú mechanika csatlakozók 48

49 Bontható fényvezető csatlakozók A fényvezető hálózatban a fényvezető csatlakozók passzív optikai alkatrészek. A csatlakozókat két szál összekapcsolására, vagy a szálak adókhoz vagy vevőkhöz való csatlakoztatására alkalmazzuk. A bontható fényvezető csatlakozókkal szemben támasztott követelmény, hogy több száz csatlakoztatást lehessen velük végrehajtani ugyanolyan csatlakozási feltételekkel a csatlakozóra jellemző csillapítás tűrésen belül. A csatlakozó főbb részei: - a csatlakozó ház, ebben helyezkedik el a csatlakozó csap (ferrule) - a csatlakozó csap (ferrule), ebben helyezkedik el a fényvezető szál - a kábelt a házhoz rögzítő rugalmas műanyag elem A csap fémből vagy kerámiából készülhet, átmérője 2,5 mm vagy 1,25 mm A csatlakozó ház fémből vagy műanyagból készül. A fényvezető kábel átmérője 900 µm; 2,5mm; 3mm. A mindkét végén csatlakozóval ellátott fényvezető mérőzsinórt patch-cord - nak nevezzük. Az egyik végén csatlakozóval ellátott fényvezető mérőzsinórt pig-tail - nek nevezzük. 49

50 Egy fényvezetőszálas csatlakozást két csatlakozó és egy adapter alkot. A csatlakozócsapok és a megvezető hüvely a fényvezető csatlakozó legfontosabb funkcionális elemei. A fényvezető csatlakozó A fényvezető szál típusátó függően lehet multimódusú (MM), egymódusú (Single Mode, SM). Csatlakozócsap Adapter Csatlakozó Megvezető hüvely Kábel A fényvezetőszálas csatlakozás kívánt minőségét a két száloptikai tengelynek a szubmikron- (csak mikroszkóppal látható) tartományban való központosításával, egyenesbe hozásával, és a homlokfelületek előírt követelményeknek megfelelő kialakításával érjük el. 50

51 csatlakozó csap fényvezető szál csap rögzítő elem csatlakozó adapter Fényvezető csatlakozó hossz- és keresztmetszete 51

52 A bontható fényvezető csatlakozók szerkezeti megoldása lehet: - a; hengeres csap (ferrule) tengelyre merőleges véggel és hengeres hüvely (sleeve) - b; hengeres csap (ferrule) kónuszos véggel és bikonikus hüvely (sleeve) - c; hengeres hüvely lencsékkel 52

53 Kónuszos csatlakozó hosszmetszete 53

54 Lencsés csatlakozó hosszmetszete 54

55 A csatlakozási veszteséget ( a csatlakozó csillapítását) a következő tényezők okozzák: - légrés a homlokfelületek között - a fényvezető szálak koncentricitási hibája - az egyik szál felülete nem merőleges - a szálak Numerikus Apertúra (NA) eltérése - nem megfelelően csiszolt szálfelület, piszkos szálfelület - a két száltengely illesztetlensége - a két száltengely szöget zár be - magátmérő eltérés 55

56 A fényvezető csatlakozók felületét minden csatlakoztatás előtt meg kell tisztítani izopropyl alkoholos törlőkendővel. tisztítás előtt tisztítás után Fényvezető csatlakozó felülete 56

57 A fényvezető csatlakozók átviteltechnikai paraméterei: - Beiktatási csillapítás (Insertion Loss, IL), az a csillapítás, amelyet a csatlakozó alkalmazása idéz elő. IL= 0,1-0,5 db - Reflexiós csillapítás (Reflection Loss, RL), az a csillapítás, amelyet a csatlakozó felületéről viszzavert fény okoz. RL (MM) > 60 db, RL (SM) > 50 db visszavert fény továbbított fény bejövő fény csatlakozó vagy hegesztés 57

58 A fényvezető csatlakozók felületi kialakítás szerint lehetnek: Légrés (Air Gap) típusú csatlakozó A fényvezető szálak fizikailag nem érintkeznek egymással a csatlakozóban, felületük között légrés van. Flat PC (Physical Contact) típusú csatlakozó A fényvezető szálak teljes felületükkel fizikailag érintkeznek egymással a csatlakozóban, a szálvégek polírozottak és merőlegesek a fény terjedési irányára. PC (Physical Contact) típusú csatlakozó A fényvezető szálak fizikailag érintkeznek egymással a csatlakozóban, a szálvégek polírozottak és merőlegesek a fény terjedési irányára. APC (Angled Physical Contact) A fényvezető szálak fizikailag érintkeznek (physical contact) egymással a csatlakozóban, a szálvégek polírozottak és nem merőlegesek (kb. 7-8 ) a fény terjedési irányára. 58

59 Fényvezető csatlakozó típusok 59

60 Fényvezető csatlakozó és toldó (adapter) típusok FC-PC LSA (E2000) SC 60

61 Fényvezető csatlakozó és toldó (adapter) típusok ST LC LX51 SC duplex 61

62 Csupasz fényvezető szál csatlakozó (Bare fibre adaptor) A csatlakozó alkalmazási területe: - ideiglenes csatlakoztatás - fényvezető szálak, dobon lévő fényvezető szálak telepítést megelőző vizsgálata (mérése) - ideiglenes csatlakoztatás mérőműszerekhez (optikai reflektométer, fényforrás, adat és távközlési berendezések, fényvezetős telefon, sötét szál /üzemen kívüli fényvezető szál/ - telepítési, üzemeltetési és fenntartási (hibaelhárítási) feladatok 1- adapter test, 2-billentyű, 3-szálrögzítő, 4-szál bemenet, 5-cserélhető csatlakozó modul, 6-rögzítő csavar 62

63 Hegesztett optikai csatlakozó A csatlakozó előszerelt állapotban kerül ki a gyárból. A csatlakozó házból egy néhány cm hosszú fényvezető szál lóg ki, ehhez hegesztik a helyszínen a fényvezető mérőzsinórt, a hegesztést kötésvédelemmel látják el, majd elhelyezik a mérőzsinór rögzítésére szolgáló klimpelhető műanyag elemet. Az alkalmazható fényvezető mérőzsinór átmérője 900µm, 2mm, 3mm. 63

64 Univerzális csatlakozó adapter Az adapter segítségével különböző típusú (FC-PC, SC, E2000, ST, LC stb..), azonos csap átmérőjű (2,5mm vagy 1,25mm) csatlakozók csatlakoztatása lehetséges. 64