Как выполняется сварка оптоволокна

Сварка оптики — процесс сваривания при высокой температуре оптических волокон. Сварка оптоволокна сегодня осуществляется обычно без участия человека.

Для сваривания оптики используется специализированное сварочное оборудование, предоставляющее возможность полностью автоматизировать рабочий процесс.

Современное сварочное оборудование
Устройство агрегата для сварки
Процедура сваривания ВОЛС
Классификация оптического кабеля
Разделка оптоволоконного кабеля
Применяемые инструменты

сердечник 9 нм;
защитный лак с отражающей оболочкой 125 нм;
защитное покрытие, буфер 250 нм;
вторичный буфер.

Подготовка инструментов

Чтобы качество сварки было на высшем уровне, сначала следует подготовить оптоволокно к самому процессу. Этот момент и занимает основное время. Без должной подготовки, сварка может оказаться неудачной.

Чтобы разделить кабель, может понадобиться особый инструмент. Он доступен в виде набора, в состав которого входят: салфетки без ворса, гидрофобный растворитель, тросокусы, и макетный нож со стрипперами. Разделка кабелей проводится по инструкции к муфте, у которой соединяются кабеля.

Необходимо обратить внимание на то, находился ли оптоволоконный кабель в сырости. Если да, то нужно срезать примерно 1 метр у конца: вероятно он впитал в себя влагу, которая может навредить его работе.

Подготовка инструментов

Основное время занимает подготовка оптоволокна к процессу сварки. От качества подготовки на 50% зависит качество сварки.

Для разделки оптоволоконных кабелей требуется специальный инструмент. Он продается в виде готового набора, куда входят стрипперы, тросокусы, макетный нож, растворитель гидрофоба «D-Gel», безворсовые салфетки и другой обычный инструмент.

При разделке кабелей все делается по инструкции к муфте, где будет находиться место соединения кабелей.

Если волоконно-оптический кабель находился в сырости, его конец длиной около 1 метра нужно отрезать, поскольку он, скорее всего, набрал влаги, которая отрицательно действует на оптоволокно.

Выбор сварочного аппарата

От способа соединения кабеля зависит степень затухания сигнала, качество линии связи. Надежный шов возможен при точном совмещении концов провода, поэтому предпочтение отдается приборам, выравнивающим волокно по центру. Аппарат для сварки оптоволокна выбирают по следующим параметрам:

модификации свариваемого волокна, предпочтительнее универсальные модели;
скорость спайки учитывает количество соединений за определенный временной интервал;
способу выравнивания кабеля;
комплектации.

Многофункциональные сложные аппараты не всегда себя оправдывают. Китайские модели стоят намного дешевле японских, а по качеству сварки провода они сопоставимы.

Как оценивается качество скалывателя?

При выборе устройства учитывается:

насколько приближен к перпендикуляру угол скола;
насколько ровную поверхность скола дает скалыватель;
каков процент сломанных волокон;
каков ресурс работы устройства;
насколько продумана эргономика устройства.

Конечно же, скалыватели бывают разные — дешевые и дорогие, китайские и японские, специализированные и давно устаревшие. Общий совет при выборе:

Не экономьте на скалывателе, если есть возможность.

Потому что хороший скол — это 50% работы и успеха пайщика, и чем меньше будет брака, чем удобнее продуманы операции на скалывателе — тем быстрее будет идти работа.

Порядок действий при скалывании оптоволокна

Зачищаем волокно от лака.
Тщательно протираем салфеткой, смоченной спиртом — проворачивая вокруг оптоволокна, чтобы снять всю грязь.
Аккуратно закладываем в канавку скалывателя по линейке. Важно его при этом не выпачкать. Граница, где заканчивается лаковое покрытие и начинается оголенное оптоволокно, должна приходиться на определенную цифру на линейке. Какую именно цифру — зависит от модели вашего сварочного аппарата, какая длина очищенного оптоволокна для него оптимальна. Если вы ее превысите — волокно нормально сварится, однако гильза КДЗС не будет полностью покрывать оголенную часть. Если же оно окажется слишком коротким, аппарат не спаяет концы.
Скалываем волокно (в зависимости от модели аппарата — нажимаем на крышку или производим другое действие).
Осторожно достаем волокно (если оно не сломалось в процессе скалывания) и ни в коем случае ничего не касаясь сколом, не цепляясь за бортики канавки ни в скалывателе, ни в сварочном аппарате, укладываем в сварочник.

Главное правило работы с волокном — чистота и еще раз чистота.

Если вы все-таки чего-то коснулись, можно попытаться очистить волокно — заново протереть салфеткой, а поверхностью скола «потыкать» в спиртовую салфетку (осторожно, чтобы не сломать волокно), после этого — в сухую. Но это не дает гарантии полного очищения.

А вот как выглядит на экране сварочного аппарата волокно с пылинкой на сколе и загрязненной поверхностью:

Правила безопасности

Сломавшиеся и сколотые кусочки оптоволокна — вовсе не безобидный мусор. Мелкие стеклянные «иголочки», попав в еду, могут повредить желудок или пищевод. Попав под кожу — очень сложно удаляются, так как крошатся при попытке их вытащить. Если же они попадут в кровоток — теоретически могут вызвать опасные последствия, добравшись до сердца. Поэтому всегда собирайте отходы из скалывателя либо в специальный контейнер, либо в любую другую емкость и ни в коем случае не выбрасывайте их просто так. По этой же причине нельзя есть во время работы.

Сварочный аппарат и сварка

Сварочный аппарат для оптических волокон — это сложное высокоточное устройство, полностью выполняющее процесс юстировки и сварки волокон.

О видах сварочных аппаратов можно написать отдельную большую статью. Если вкратце, то основная часть моделей на рынке представлена японскими (Fujikura, Sumitomo) и китайскими (Jilong, к примеру) разработками. Японские лучше, но существенно дороже. В принципе, если перед вами не стоит задача варить особо важные магистрали — вполне можно обойтись и хорошим китайским сварочником.

Вариант подороже, японский Fujikura FSM-60S:

Вариант подешевле, китайский Signal Fire AI-7. Устройство с хорошими показателями быстрого нагрева, постороено на новой технологии центрирования ядра, имеет в своем арсенале шесть сервоприводов и автофокус. Данный сварочный аппарат отвечает всем стандартам сращивания оптоволоконного кабеля известным на данный момент:

Подготовка к процессу

Работа волоконно-оптических линий во многом зависит от качества соединения волокон. ВОЛС сварка требует проведения подготовительных работ, к которым, в частности, относится разделка кабеля. Сам процесс сварки оптического кабеля требует соблюдения чистоты, поэтому перед началом необходимо обеспечить отсутствие грязи и пыли. Освобождение от модулей производится с помощью стриппера.

С его помощью нетрудно освободиться от изоляции проводов, чтобы можно было производить сварку оптических волокон. На рабочем столе помимо сварочного аппарата необходимо оставить скалыватель. Это устройство предназначено для обеспечения торцам оптических волокон плоскостности и перпендикулярности.

Устройство обеспечивает ровный скол, который будет гарантировать качество сварки волоконно-оптического кабеля.

Порядок использования скалывателя состоит в следующем:

произвести зачистку волокна от покрывающего его лака;
снять грязь с помощью смоченной в спирте салфетки;
заложить волокно в канавку устройства, ориентируясь на линейку;
привести скалыватель в действие;
достать волокно из устройства, не касаясь его торца.

Помимо скалывателя необходимо подготовить рефлектометр, с помощью которого можно будет проверить качество полученного соединения.

Устройство и принцип работы сварочного оборудования

Сварка оптических волокон полностью автоматизирована, происходит без участия оператора. В прибор достаточно правильно заправить концы провода. Процесс соединения происходит под высокой температурой, нагрев обеспечивается электрической дугой. Сварочный аппарат для оптоволокна – сложное устройство, в состав которого входят следующие элементы:

блок питания,
преобразователь переменного тока в постоянный,
материнская плата – мини-процессор, регулирующий процесс спайки,
механический узел, осуществляющий центровку – сервомоторы двигают проводник во всех направлениях, соединение волокна происходит с большой точностью,
нагреватель, он обеспечивает расплав изоляционной муфты из термоусадочного материала, надеваемой на место шва,
дисплей, на нем задаются параметры сварки, видно рабочую зону контакта.

Читайте также: Чем высверлить точечную сварку?

Сварочный аппарат оптоволокна выпускается нескольких модификаций. Основные различия моделей:

по способу выравнивания концов кабеля (юстировка): по осевой линии или по V-образным направляющим,
разновидности контроля точности процесса спайки,
количеству свариваемых оптоволоконных жил.

Общая информация

Перед тем, как мы расскажем вам о технологии сварки-пайки оптоволокна, сначала подробнее узнайте, что это такое.

Итак, волоконно-оптический кабель (оно же «оптоволокно», «оптика», «оптико-волоконный кабель») — это кабель, состоящий из нескольких волокон. Волокна прозрачные и обладают светопроводящими свойствами. Благодаря волокнам такие кабели способны передавать оптические сигналы. Сами же сигналы представляют собой поток фотонов, движущихся с большой скоростью. Скорость может быть разная и во многом зависит от оборудования, к которому подключены кабели.

К примеру, скорость интернета, передаваемого по оптоволокну, может достигать 240 Кбит/сек. Но как бы не удивляла эта цифра, специалисты утверждают, что технологию передачи данных с помощью оптоволокна нужно модернизировать. Поскольку она достигла своего «потолка».

Существуют самые разнообразные оптоволоконные кабели. Самые простейшие состоят из волокна, термоусадочной трубки и защитной изоляции. Самые передовые могут иметь более 4 слоев, в том числе защитных. В частности, такие кабели используются для эксплуатации на дне океанов.

Также кабели из оптики можно классифицировать по их монтажу, он может быть наружный или внутренний. Наружный используется чаще всего, поскольку он наименее затратный и можно беспрепятственно выполнить ремонт. Внутренний монтаж характерен для высококлассных дата-центров. Также такие кабели могут прокладываться под грунтом и под водой, подвешиваться с помощью тросов и на линии ЛЭП. Последние наиболее распространены. Также часто есть необходимость прокладки подземных кабелей из оптоволокна.

При этом, для каждого типа характерны свои особенности. Например, кабели для монтажа под землей должны быть защищены в специальной металлической муфте. Кабели для эксплуатации под водой должны иметь множество защитных слоев, не пропускающих воду. И в целом, сварка оптического кабеля и его последующий монтаж — это непростая задача, которую поручают профессионалам.

Пайка оптоволокна

Не смотря на кажущуюся простоту достаточно сложная и, по своему, незаменимая деталь. Предназначена для защиты и герметизации места сварки и очищенного от лака участка волокна. Состоит из трёх компонентов.

Металлический сердечник. Служит жёстким каркасом, не даёт гильзе «коробиться» в печке распределяя нагрев равномерно.
Термоплавкий клей. Закрепляет волокно после остывания, герметизирует стык.
Термоусаживая трубка. Сжимается в печке, образует внешнюю защиту соединения.

Гильза с ТУТ для защиты сварочного соединения ОВ (КДЗС)
Увеличить фотографии

В изначальном состоянии представляют собой трубку длиной от 3 до 6 см. Волокно вставляется в гильзу до сварки. После сварки и проверки стыка рефлектометром гильза перемещается на место стыка и помещается в печку прибора для обсадки.

Могут поставляться в комплекте с муфтой.

27.12.13 Информация дополнена страницей Оптоволоконные гильзы — КДЗС

Укладка ОВ в сплайс-пластину (кассету)

Укладка оптических волокон в кассету (организатор световодов или сплайс-пластину)

Сваренное волокно вместе с обсаженной на стыке гильзой похоже на тонкую леску с грузиком-гильзой посередине. Чтобы аккуратно закрепить подобную «паутину» во всех оптических муфтах и оконечных кроссах применяется специальная коробка, чем-то похожая на кассету видеомагнитофона. В народе эту коробочку чаще называют кассетой, но есть и официальное название — организатор световодов (сплайс-пластина). Кассеты (сплайс-пластины) для укладки оптоволокна иногда несколько отличаются по конструкции, но как правило содержат ячейки для крепления гильз и некоторое пространство для выкладки волокон кабеля или оптических шнуров. Фотографии различных кассет:

Кассета (организатор световодов или сплайс-пластина)
для укладки оптического волокна в боксе кросса. Красные вставки для крепления гильз

Кассета с уложенным оптическим волокном в боксе оптического кросса.
Гильзы не только укладываются в ячейки, но и закрепляются специальным креплением

Кассета оптоволоконная для установки в муфте

Последовательность сборки муфт и оконечных устройств ВОЛС

Технология монтажа оптоволоконных муфт и оконечных устройств

Муфты и оптоволоконные кроссы имеют различную форму и, соответственно, разную последовательность сборки. Как правило в каждую муфту поставщики или производители вкладывают инструкцию по монтажу. По конструкции лишь замечу, что некоторые типы муфт остаются частично разборными после окончательного монтажа (зажим-защёлка) или полностью завариваться.

1. Начинают с обрезки. По старым, возможно, не писаным правилам 2 метра кабеля просто отрезается. Обусловлено это тем, что при затяжке на конец кабеля приходится максимум ударов и перегибов, к тому же, при нарушении оболочки внутрь модуля могла попасть вода, которая впоследствии вызовет помутнение стекла волокна.

2. На оптоволоконной муфте оставляют запасы кабеля, назначение которого возможность замены или переделки муфты. Длина его с годами менялась (изначально 15 метров, сейчас меньше). На междугородних линиях всё документируется см. формы протоколов. Многое из этого этапа может быть оговорено заказчиком или записано в проекте. Иногда запас может быть оставлен и гораздо больший из-за особенностей списания кабеля в строительных организациях связи.

3. С кабеля снимаются защитные оболочки на длину около 1 метра, до оптических модулей, оставляется только некоторый участок брони для её фиксации и электрического соединения. Оптичекие модули протираются нефрасом или спиртом от остатков гидрофобного заполнителя.

4. Частично разделанные концы просовываются в отверстия муфты или кросса и закрепляются. В кроссах броня соединяется с мягким проводом и выводится на клемму заземления стойки. Закрепляют кассету.

5. Следом, как правило специальным прищепкой-ножиком, обрезают оболучку оптического модуля таким образом, чтобы концы оболочки модуля закрепились в зажимах кассеты. Волокна так же протираются нефрасом.

6. Далее отмеряют волокна таким образом, что бы волокна после сварки и обсадки гильз легли в кассету целое число раз не создавая загибов малого радиуса, лишнее обрезают.

7. На одно из свариваемых волокон надевается термоусаживаемая гильза КДЗС.

8. Следом в действие вступает инструмент под названием стрипер. Им снимают лак с концов оптоволокна примерно на 2 — 3 см (под скалыватель).

9. Очищенное оптоволокно протирается спиртом или специальной салфеткой и закладывается в скалыватель, производится скол.

10. Процесс сварки описан на странице сварка. Тут же проводится измерение-контроль сварочного стыка оптическим рефлектометром.

11. Производится обсадка оптоволоконной гильзы.

12. Сваренные волокна укладываются в кассету (организатор световодов или сплайс-пластину).

13. Пункты с 7-ого по 12-ый повторяются для остальных оптических волокон.

14. После обсадки и укладки всех волокон контроль рефлектометром проводится заново.

15. Для муфты всё герметизируется и укладывается в котлован (колодец). Для кросса укладка и подключение коннекторов.

Официально порядок монтажа оптоволоконного кабеля раскрыт на страницах
12.6 Монтаж оптических муфт (Руководство по строительству линейных сооружений местных сетей связи, М., 2005)
10.3 Прокладка оптических кабелей из (Руководство по эксплуатации линейно-кабельных сооружений местных сетей связи)

Информация по вопросам организации оконечных устройств есть так же на страницах книги «Волоконная оптика. Теория и практика» — Соединительные панели, соединительные устройства и терминальные отсеки. Укрытие соединений

Как выполняется сварка оптоволокна