Tutorial de Emenda Mecânica de Fibra Óptica

Sabemos que existem dois métodos de emenda de fibra óptica, emenda por fusão e emenda mecânica. Qual método é melhor? A razão típica para escolher um método em detrimento do outro é econômica. Se você está apenas começando a emendar fibra, você pode querer olhar para seus objetivos de longo prazo neste campo para escolher qual técnica melhor se adapta aos seus objetivos econômicos e de desempenho. Seja como for, vamos aprender mais sobre emendas mecânicas neste artigo.

O Conceito de Emenda Mecânica

As emendas mecânicas são simplesmente dispositivos de alinhamento, projetados para manter as duas extremidades da fibra em uma posição alinhada com precisão, permitindo assim que a luz passe de uma fibra para a outra. Uma emenda de fibra óptica mecânica típica consiste em um pequeno invólucro de plástico com um elemento de liga de alumínio para alinhar e prender com precisão as fibras (Figura 1). Um gel de correspondência de índice pré-instalado no ponto de conexão da fibra mantém uma interface óptica de baixa perda, o que resulta em uma perda de inserção média inferior a 0,1dB. As ferramentas para fazer emendas mecânicas são baratas, mas as próprias emendas são mais caras. As emendas mecânicas são mais populares para restauração rápida e temporária ou para emendar fibras multimodo em uma instalação local. Eles também são usados - sem cravar as fibras - como emendas temporárias para testar fibras nuas com OTDRs ou OLTSs. Obviamente, a maioria dos conectores de emenda pré-polidos usa uma emenda mecânica interna.

Figura 1: Na ativação, o elemento de metal nesta emenda mecânica agarra as extremidades das fibras preparadas para
mantê-los em permanente alinhamento e contato, imersos em um gel óptico.

Os tipos de emenda mecânica

Existem vários tipos de emendas mecânicas, como pequenos tubos de vidro, plástico, metal e cerâmica ou grampos de metal em forma de V ou dispositivos rotativos. Materiais que auxiliam emendas mecânicas em fibras de emenda incluem adesivos transparentes e géis de correspondência de índice. Adesivos transparentes são resinas epóxi que selam emendas mecânicas e fornecem correspondência de índice entre as fibras conectadas.

Emendas de tubo de alinhamento de vidro ou cerâmica

A emenda mecânica pode envolver o uso de um tubo de alinhamento de vidro ou cerâmica, ou capilar (Figura 2). O diâmetro interno deste tubo de vidro ou cerâmica é apenas ligeiramente maior que o diâmetro externo da fibra. Um adesivo transparente, injetado no tubo, une as duas fibras. O adesivo também fornece correspondência de índice entre as fibras ópticas. Esta técnica de emenda depende do diâmetro interno do tubo de alinhamento. Se o diâmetro interno for muito grande, a perda na emenda aumentará devido ao desalinhamento da fibra. Se o diâmetro interno for muito pequeno, é impossível inserir a fibra no tubo.

Figura 2: Um tubo de alinhamento de vidro ou cerâmica para emenda mecânica.

Emendas com Ranhura em V

As emendas mecânicas também podem usar um substrato ranhurado ou hastes de posicionamento para formar ranhuras em V adequadas para emenda mecânica. O dispositivo básico com ranhura em V depende de um substrato com ranhura aberta para realizar o alinhamento da fibra (Figura 3). Ao inserir as fibras no substrato ranhurado, o sulco em V alinha a superfície de revestimento de cada extremidade da fibra. Um adesivo transparente torna a emenda permanente, prendendo as extremidades da fibra ao substrato ranhurado.

Figura 3: Emenda aberta com ranhura em V.
As emendas com ranhuras em V podem envolver o ensanduichamento das extremidades de duas fibras preparadas entre um substrato com ranhuras em V e uma placa de vidro plana. Dispositivos adicionais com ranhura em V usam duas ou três hastes de posicionamento para formar uma ranhura em V adequada para emenda. O dispositivo com ranhura em V que usa duas hastes de posicionamento é a emenda com ranhura em V de mola (Figura 4). Essa emenda utiliza um sulco formado por duas hastes posicionadas em um suporte para alinhar as pontas das fibras. O diâmetro das hastes de posicionamento permite que a superfície externa de cada extremidade da fibra se estenda acima da ranhura formada pelas hastes. Uma mola plana pressiona as extremidades da fibra na ranhura, mantendo o alinhamento da fibra. O adesivo transparente completa o processo de montagem unindo as extremidades da fibra e fornecendo correspondência de índice. Uma variação dessa emenda usa uma terceira haste de posicionamento em vez de uma mola plana. As hastes são mantidas no lugar por uma faixa ou tubo termorretrátil.

Figura 4: Emenda mecânica ranhurada em V com mola.

Emendas Rotativas

Em uma emenda rotativa, as fibras são montadas em uma ponteira de vidro e fixadas com adesivos. A emenda começa como um longo ferrolho de vidro que é quebrado ao meio durante o processo de montagem. Uma fibra é inserida em cada metade do tubo e epóxida no local usando um epóxi de cura ultravioleta. A face final dos tubos é então polida e unida usando a luva de alinhamento. A Figura 5 é uma ilustração de uma emenda rotativa. As extremidades das fibras mantêm sua orientação original e possuem estabilidade mecânica, pois cada fibra é montada em uma ponteira de vidro e luva de alinhamento. A emenda rotativa pode usar gel de correspondência de índice dentro da luva de alinhamento para produzir emendas de baixa perda.

Figura 5: Emenda mecânica rotativa.
Em aplicações de bordo, a Marinha recomenda o uso da emenda rotativa. A emenda rotativa é uma emenda mecânica de baixa perda que fornece desempenho ambiental e mecânico estável no ambiente da Marinha. Desempenho estável significa que a perda de emenda não varia significativamente com mudanças na temperatura ou outras condições ambientais ou mecânicas. A conclusão de uma emenda rotativa também requer apenas uma pequena quantidade de treinamento ou experiência. Esse tempo de treinamento mais curto é outra razão pela qual a Marinha recomenda o uso da emenda rotativa em vez de outras técnicas de emenda mecânica ou de fusão.

O Processo de Emenda Mecânica

Etapa 1: Preparando a fibra - Descasque os revestimentos protetores, jaquetas, tubos, membros de força, etc. deixando apenas a fibra nua à mostra. A principal preocupação aqui é a limpeza. (Figura 6)
Etapa 2: Clivagem da fibra - O processo é idêntico à clivagem para emenda por fusão, mas a precisão da clivagem não é tão crítica. (Figura 7)

Figura 6: Preparando a fibra Figura 7: Clivagem da fibra
Etapa 3: Junte as fibras mecanicamente - Não há calor usado neste método. Simplesmente posicione as extremidades da fibra juntas dentro da unidade de emenda mecânica. O gel de correspondência de índice dentro do aparelho de emenda mecânica ajudará a acoplar a luz de uma extremidade da fibra à outra. Aparelhos mais antigos terão um epóxi em vez do gel de correspondência de índice mantendo os núcleos juntos. (Figura 8)

(Figure 8): Mechanically join the fibers

Optional:

Um localizador visual de falhas (VFL) pode ser usado para otimizar a conexão. Injete a luz do VFL em uma das fibras e insira a extremidade clivada no meio do núcleo da emenda. Isso fará com que o núcleo se ilumine. Insira a segunda fibra no lado oposto do núcleo da emenda. Quando as duas extremidades da fibra estiverem encaixadas corretamente, o núcleo da emenda parará de iluminar.

Etapa 4: Proteja a fibra - a emenda mecânica concluída fornece sua própria proteção para a emenda.