Учебное пособие по механической сварке оптоволоконных кабелей

Учебное пособие по механической сварке оптоволоконных кабелей

Мы знаем, что существует два метода сварки оптических волокон: сварка сваркой и механическая сварка. Какой метод лучше? Обычно выбор одного метода обусловлен экономическими соображениями. Если вы только начинаете заниматься сваркой волокон, вам стоит оценить свои долгосрочные цели в этой области, чтобы выбрать метод, наилучшим образом отвечающий вашим экономическим и эксплуатационным требованиям. В любом случае, давайте подробнее узнаем о механической сварке в этой статье.

Концепция механического соединения

Рисунок 1: При активации металлический элемент в этом механическом сращивателе захватывает подготовленные концы волокон, чтобы
удерживать их в постоянном совмещении и контакте, погруженными в оптический гель.

 

Типы механических соединений

Существует ряд типов механических соединений, таких как небольшие стеклянные, пластиковые, металлические и керамические трубки, V-образные металлические зажимы и вращающиеся устройства. Материалы, облегчающие механическое соединение волокон, включают прозрачные клеи и гели для согласования индексов. Прозрачные клеи представляют собой эпоксидные смолы, которые герметизируют механические соединения и обеспечивают согласование индексов между соединёнными волокнами. 

• Стеклянные или керамические выравнивающие трубные соединения

 

 

Механическое сращивание может включать использование стеклянной или керамической юстировочной трубки, или капилляра ( рис. 2 ). Внутренний диаметр этой стеклянной или керамической трубки лишь немного больше внешнего диаметра волокна. Прозрачный клей, закачанный в трубку, склеивает два волокна. Клей также обеспечивает согласование показателей преломления между оптическими волокнами. Этот метод сращивания основан на использовании внутреннего диаметра юстировочной трубки. Если внутренний диаметр слишком большой, потери в сварном соединении увеличатся из-за несоосности волокон. Если внутренний диаметр слишком маленький, вставить волокно в трубку невозможно.

 

 

Рисунок 2: Стеклянная или керамическая выравнивающая трубка для механического сращивания.

• Соединения с V-образными канавками

 

Механические сращиватели также могут использовать либо канавчатую подложку, либо позиционирующие стержни для формирования подходящих V-образных канавок для механического сращивания. Базовое устройство с V-образной канавкой использует открытую канавчатую подложку для выравнивания волокон ( рис. 3 ). При вставке волокон в канавчатую подложку V-образная канавка выравнивает поверхность оболочки каждого конца волокна. Прозрачный клей обеспечивает постоянство сращивания, фиксируя концы волокон на канавчатой ​​подложке. 

 

 

Рисунок 3: Открытое V-образное соединение. 

 

 

V-образные канавки могут включать в себя сэндвич стыкуемых концов двух подготовленных волокон между V-образной канавкой подложки и плоской стеклянной пластиной. Дополнительные устройства с V-образной канавкой используют два или три позиционирующих стержня, чтобы сформировать подходящую V-образную канавку для сращивания. Устройство с V-образной канавкой, которое использует два позиционирующих стержня, является пружинным V-образным пазовым сращиванием ( Рисунок 4 ). Это сращивание использует канавку, образованную двумя стержнями, расположенными в кронштейне, для выравнивания концов волокон. Диаметр позиционирующих стержней позволяет внешней поверхности каждого конца волокна выступать над канавкой, образованной стержнями. Плоская пружина вдавливает концы волокон в канавку, поддерживая выравнивание волокон. Прозрачный клей завершает процесс сборки, склеивая концы волокон и обеспечивая согласование индексов. Разновидность этого сращивания использует третий позиционирующий стержень вместо плоской пружины. Стержни удерживаются на месте термоусадочной лентой или трубкой.

 

 

Рисунок 4: Механическое соединение с пружинной V-образной канавкой. 

• Поворотные соединения

 

 

При вращательном соединении волокна устанавливаются в стеклянную обойму и фиксируются клеем. Соединение начинается с одного длинного стеклянного обоймы, который в процессе сборки разламывается пополам. В каждую половину трубки вставляется волокно и закрепляется эпоксидной смолой, отверждаемой ультрафиолетовым излучением. Торцы трубок затем полируются и соединяются вместе с помощью выравнивающей втулки. На рисунке 5 показан вращательный соединитель. Концы волокон сохраняют свою первоначальную ориентацию и обладают повышенной механической прочностью, поскольку каждое волокно устанавливается в стеклянную обойму и выравнивающую втулку. В вращательном соединении может использоваться гель для согласования индексов внутри выравнивающей втулки для получения соединений с низкими потерями.

 

 

Рисунок 5: Поворотное механическое соединение. 

 

 

ВМС США рекомендуют использовать вращательное соединение для применения на кораблях. Вращательное соединение — это механическое соединение с низкими потерями, обеспечивающее стабильные эксплуатационные и механические характеристики в условиях эксплуатации ВМС. Стабильность рабочих характеристик означает, что потери в соединении существенно не меняются при изменении температуры или других условий окружающей среды или механических характеристик. Кроме того, для выполнения вращательного соединения требуется лишь небольшое обучение или специальные знания. Более короткое время обучения — ещё одна причина, по которой ВМС США рекомендуют использовать вращательное соединение по сравнению с другими механическими или сварочными методами.

 

Процесс механического соединения

Шаг 1: Подготовка волокна. Снимите защитные покрытия, оболочки, трубки, силовые элементы и т.д., оставив открытым только голое волокно. Главное здесь — чистота. ( Рисунок 6)

Шаг 2: Раскалывание волокна. Процесс идентичен раскалыванию при сварке, но точность раскалывания не так критична. ( Рисунок 7)

 

Рисунок 6:  Подготовка волокна           Рисунок 7:  Раскалывание волокна

 

 

Шаг 3: Механическое соединение волокон. В этом методе нагрев не используется. Просто поместите концы волокон вместе в механический соединительный аппарат. Гель, согласующий показатель преломления, внутри механического соединительного аппарата поможет направить свет с одного конца волокна на другой. В более старых аппаратах вместо согласующего показателя преломления для соединения жил используется эпоксидная смола. ( Рисунок 8)

 

 

( Рисунок 8):  Механическое соединение волокон

Необязательный:

 

Для оптимизации соединения можно использовать визуальный дефектоскоп ( VFL). Направьте свет от VFL на одно из волокон и вставьте сколотый конец в середину сердечника. Это приведёт к свечению сердечника. Вставьте второе волокно в противоположную сторону сердечника. Когда концы двух волокон будут правильно соединены, свечение сердечника прекратится. 



Шаг 4: Защитите волокно — готовое механическое соединение обеспечивает его защиту.

 

Рекомендуемые продукты

Механическое соединение. Быстрое механическое соединение оптоволокна для 250-мкм оптоволокна без покрытия.

Высокоточный скалыватель волокон. Используется для резки стекловолокна с целью создания качественной торцевой поверхности для сращивания оптических волокон.

Экономичные сварочные аппараты. Различные варианты сварочных аппаратов на сайте Fiber-Mart.