Все для сварки оптики

Обновлено: 16.05.2024

Думаю, что большинство связистов хоть раз в жизни пробовали сварить между собой два оптических волокна (ОВ) или, по крайней мере, видели, как это делается. Монтажники связи сталкиваются с задачей сварки ОВ практически каждый день, однако это еще не означает, что каждый делает это правильно (здесь имеется в виду не только соблюдение технологий, но и оптимальная последовательность всех выполняемых действий, сводящая к минимуму число совершаемых "телодвижений" и соответственно обеспечивающая высокую скорость работы с надлежащим качеством).

Действительно настоящих профессионалов по сварке ОВ не так уж много – еще меньше тех, кто знает, как работает сварочный аппарат: по каким алгоритмам действует, как распознает составляющие оптического волокна, как выравнивает ОВ и т.д. От того, какие технологии используются в конкретной модели сварочного аппарата, зависит очень многое. Например, качество сварного соединения во многом определяется используемой технологией юстировки ОВ. Поняв принцип работы сварочного аппарата, можно быстро разобраться, например, из-за чего аппарат выдает ошибку или вовсе не работает и быстро это устранить.

Пару слов о новой модели Fujikura

Сегодня на слуху уже более десятка фирм производителей сварочных аппаратов (разнообразие этого списка с недавнего времени стали активно пополнять китайцы и корейцы), однако по сей день вектор развития или, так сказать, моду на устройства задает тройка японских собратьев – Fujikura, Sumitomo и Furukawa (аппараты под маркой Fitel).

Среди данной тройки наибольшие заслуги имеет фирма Fujikura, образованная еще в 1885 году братьями Зенпачи и Томекичи Фуджикура. Они заработали свой первый капитал на производстве украшений для волос – шнурах и резинках, и затем переключились на производство изоляции электрических проводов, поскольку процесс изготовления был схож.

Последняя модель аппарата Фуджикуры FSM-80S очередной раз продемонстрировала нам новые тенденции развития сварочных аппаратов. Примечательно, что эта модель в России и Китае идет под названием FSM-80S, а в странах Европы – FSM-70S. Модель одна и та же, отличаются аппараты только цветом корпуса. Можно провести следующий любопытный эксперимент: зайти на официальный сайт Fujikura, в англоязычной форме сайта перейти в раздел сварочного оборудования. Вы увидите, что среди моделей аппаратов последней будет FSM-70S. Если переключиться на русскоязычную форму сайта – последней моделью будет FSM-80S. С чем это связано, трудно сказать, возможно, какой-то маркетинговый ход или защита от контрафактных поставок. Если сравнивать характеристики FSM-70S и FSM-80S, то они идентичны. Единственное, что в мануале 80-ки указывается возможность создания искусственного аттенюатора с затуханием до 15 дБ, а в мануале 70-ки этого пункта нет.

На рис. 1.1 изображены FSM-70S и FSM-80S, можно поиграть в игру "найдите 10 отличий". Как видно, для Европы модель идет в голубом корпусе.

а) аппарат для Европы

б) аппарат для России и Китая

Рис. 1.1 – Внешний вид аппаратов Fujikura FSM-70S и FSM-80S

О технологиях юстировки оптических волокон

В принципе, сплавить разрядом вольтовой дуги два оптических волокна большого труда не составляет. Температура электрической дуги в сварочном аппарате достигает 4800°С – температура размягчения кварцевого стекла 1400 °C, а температура плавления примерно 1665 °C. Сложность процесса сварки ОВ заключается именно в точном сведении ОВ во всех трех плоскостях (рис. 1.2а). Необходимо добиться того, чтобы они не просто совпали по оболочке, а чтобы совпали их сердцевины ("совпали их сердца") – "светонесущие жилы" (рис. 1.2а). Поскольку именно по сердцевине передается информационный сигнал и именно из-за расхождения сердцевин в месте соединения ОВ часть оптического излучения попадает в оболочку и далее либо затухает, либо уходит в окружающее пространство. В связи с этим в месте стыка ОВ образуются потери мощности информационного сигнала.

Рис. 1.2 – К пояснению задачи юстировки ОВ: а) фотография под микроскопом волокон подлежащих юстировке; б) схематичное изображение этого процесса.

Никогда не задумывались, почему одна модель сварочного аппарата одной и той же фирмы стоит значительно дороже другой модели? Например, у фирмы Fujikura FSM-60S стоит значительно дороже, чем FSM-18S. Нет, это не из-за того, что FSM-18 более старая модель, а 60-ка – более новая. Все дело в том, что в этих сварочных аппаратах используется разная технология юстировки ОВ. Именно сложность используемой в аппарате технологии выравнивания ОВ напрямую влияет на его стоимость.

На сегодняшний день разработаны 4 основных принципа выравнивания ОВ, также существуют различные их модификации. В разных источниках некоторые методы называются по-разному, но их принцип действия один и тот же. Стоит отметить, что на российском рынке встречаются аппараты, работающие только по двум технологиям: по методу выравнивания по V-образной канавке и по методу выравнивания по профилю показателя преломления (метод PAS).

Помимо этих двух методов существует также метод LID, основанный на вводе излучения в одно ОВ и его последующего детектирования во втором ОВ и метод юстировки по тепловизионным изображениям (RTC метод). Метод LID был разработан компанией Siemens в 1984 г. и после выкуплен фирмой Corning. Поэтому данный метод используется в американских сварочных аппаратах фирмы Corning, например, в Corning OSLID-0SM-T-H, в Corning OS1-0SM-T-H-BK (рис. 1.3). Существует также упрощенный вариант метода PAS, называемый L-PAS (Lens Profile Alignment System), применяемый в тех же аппаратах Corning для грубой юстировки ОВ.

Рис. 1.3 Американские сварочные аппараты

Метод юстировки по тепловизионным изображениям используется в малоизвестных аппаратах шведской компании Ericsson. На рис. 1.4 представлен аппарат данной фирмы Ericsson FSU 15. Также по данному методу работают несколько моделей компании Corning.

Рис. 1.4 – Сварочный аппарат Ericson FSU 15 FI

Также, следует вспомнить о методе DACAS (Digital Analysis Core Alignment System) – системе выравнивания ОВ по сердцевине с применением методов цифровой обработки. Этот метод упоминается в характеристиках аппаратов INNO. Однако описание данного метода нигде не встречается, даже нет краткого пояснения его принципа. Скорее всего, это тот же метод PAS только с применение каких-либо дополнительных программных алгоритмов обработки изображения.

Далее мы акцентируем наше внимание на двух методах выравнивания: по V-образной канавке и по профилю показателя преломления (PAS), поскольку модели сварочных аппаратов, представленные на российском рынке, работают именно по ним.

Метод выравнивания по оболочке в V-образной канавке

По легкости исполнения данный метод на голову выше всех остальных. Он был разработан еще в 1977 г. в компании Fujikura. Метод не требует множества шаговых двигателей, способных смещать ОВ вправо/влево, вверх/вниз, не требует сложной системы управления этими двигателями. Поэтому его часто называют пассивным методом выравнивания. Сварочные аппараты, использующие данный метод юстировки, давно уже заняли определенную нишу и отлично подходят для тех ситуаций, когда к сварному стыку не предъявляют высоких требований по вносимым потерям.

Суть метода следующая. Два волокна укладываются в точно выровненные друг относительно друга V-образные канавки и фиксируются специальными зажимами (рис. 1.5).

Рис. 1.5 К пояснению метода выравнивания по V-образной канавке

Поскольку канавки по высоте находятся на одном уровне, два волокна оказываются также на одном уровне. Остается только их сдвинуть поближе друг к другу и можно начинать процесс сплавления. Ничего проще, кажется, придумать нельзя. Однако по известному закону жизни за простоту нам приходится платить качеством. Во-первых, волокна не будут лежать ровно, если в V-образную канавку попадет, так скажем, пылинка или частичка чего-либо (остатки защитного покрытия волокна, гидрофоб, ворсинка и т.д.). Во-вторых, канавки выравнивают волокна, однако совпадение волокон по оболочке не гарантирует точного совпадения их сердцевин. Дело в том, что при производстве оптического волокна, как и любом другом производстве, существуют допуски на нормативные значения (таблица 1). Кроме того, несовпадение сердцевин происходит вследствие эксцентриситета и некруглости оболочки.

Таблица 1. Параметры одномодового волокна согласно рекомендации G.652.D

В связи с перечисленными факторами, потери на сварном соединении для стандартных одномодовых волокон при таком методе выравнивания в среднем составляют 0.05 дБ. Сварочные аппараты такого класса находят свое применение в тех случаях, когда к сварному стыку не предъявляют высоких требований по вносимым потерям, и покупка дорогого сварочного аппарата нецелесообразна. К таким случаям относятся сети операторов связи небольшой протяженности: сети доступа, локальные компьютерные сети, структурированные кабельные системы офисов и т.д. Аппараты данной серии: Fujikura FSM-11S, Fujikura FSM-18S, ILSINTECH Swift-F1 (F2,F3), Sumitomo Type 25 и др.

В следующей части мы рассмотрим метод PAS, позволяющий произвести выравнивания ОВ по сердцевине. В заключение приведены несколько интересных фотографий.

Аппараты для сварки оптоволокна (оптических волокон)

Fujikura FSM-80S+ – сварочный аппарат от мирового лидера производства оборудования для сварки ВОК. Особенности модели:

новая li-Ion батарея,
время сварки до 6 секунд;
время термоусадки до 9 секунд;
время жизни электродов до 5000 сварок;
автоматическая работа крышек отсеков сварки/термоусадки

Держатели оптического волокна и кабеля
Аккумуляторные батареи
Блоки питания
Устройства заряда АКБ
Монтажный стол
Электроды

выравнивание по сердцевине
потери на соединении: 0.02 дБ (SM), 0.01 дБ (MM); 0.04 дБ (DS), 0.04дБ (NZDS)
длина зачищенного волокна после скола: 10 мм
возможность отслеживания сварочного аппарата через GPS
емкость аккумулятора: 6600 мАч
3 года гарантии
скалыватель Greenlee 910CL в комплекте

Поддержка обслуживания через Internet
Высокая точность сведения волокон по сердцевине (IPAAS)
Высокая скорость сварки (6 сек) и термоусадки (13 сек)
Большая емкость аккумуляторной батареи 4700 мАч, (6000 мАч – опция)
Автораспознавание типа волокна
Цветной сенсорный дисплей 5,0”

Высокое качество (не допускает появления царапин на волокне во время удаления буфферного слоя)
Высокая производительность (высокая скорость удаления буфферного слоя 250 или 900 мкм)
Многофункциональность (работа с единичными и ленточными волокнами)
Гибкость и удобство эксплуатации (настройка температуры и времени нагрева)

Предоставляется по запросу

Юстировка по оболочке (по V- канавке)
Диаметр волокна: 125 мкм
Диаметр покрытия: до 3000 мкм
Длина скола: от 5 до 16 мм
Срок службы электродов: 5000 сварок
Режимы сварки: 100 режимов
Хранение результатов сварки: 10000 результатов
В комплект поставки входит скалыватель CT-50

Юстировка по сердцевине
Диаметр волокна: от 80 до 150 мкм
Диаметр покрытия: до 3000 мкм
Длина скола: от 5 до 16 мм
Срок службы электродов: 5000 сварок
Режимы сварки: 100 режимов
Режимы термоусадки: 30 режимов
Хранение результатов сварки: 20000 результатов
Автоматическое определение типа волокна
Технология Active Blade Management: для уменьшения частоты возникновения некачественных сколов
Технология Active Fusion Control: для снижения вероятности высоких потерь при сварке
Замена электродов без инструментов
В комплект поставки входит скалыватель CT-08, батерея BTR-15, электроды ELECT2-16B

Юстировка по сердцевине
Диаметр волокна: от 80 до 150 мкм
Диаметр покрытия: до 3000 мкм
Длина скола: от 5 до 16 мм
Срок службы электродов: 5000 сварок
Режимы сварки: 100 режимов
Режимы термоусадки: 30 режимов
Хранение результатов сварки: 20000 результатов
Автоматическое определение типа волокна
Технология Active Blade Management: для уменьшения частоты возникновения некачественных сколов
Технология Active Fusion Control: для снижения вероятности высоких потерь при сварке
Замена электродов без инструментов
В комплект поставки входит скалыватель CT-50, батерея BTR-15, электроды ELECT2-16B

Юстировка по активной V- канавке
Диаметр волокна: 125 мкм
Диаметр покрытия: до 3000 мкм
Длина скола: от 5 до 16 мм
Срок службы электродов: 5000 сварок
Режимы сварки: 100 режимов
Режимы термоусадки: 30 режимов
Хранение результатов сварки: 10000 результатов
Технология Active Blade Management: для уменьшения частоты возникновения некачественных сколов
Технология Active Fusion Control: для снижения вероятности высоких потерь при сварке
Замена электродов без инструментов
В комплект поставки входит скалыватель CT-50, батерея BTR-11, электроды ELECT2-16B

Юстировка по активной V- канавке
Диаметр волокна: 125 мкм
Диаметр покрытия: до 3000 мкм
Длина скола: от 5 до 16 мм
Срок службы электродов: 5000 сварок
Режимы сварки: 100 режимов
Режимы термоусадки: 30 режимов
Хранение результатов сварки: 10000 результатов
Технология Active Blade Management: для уменьшения частоты возникновения некачественных сколов
Технология Active Fusion Control: для снижения вероятности высоких потерь при сварке
Замена электродов без инструментов
В комплект поставки входит скалыватель CT-08, батерея BTR-11, электроды ELECT2-16B

Выберите направление, по которому Вы хотите переговорить:

Заземление и молниезащита

Оборудование для диагностики в сфере энергетики

Оборудование для монтажа и диагностики линий связи, WI-FI, оптики

Аудио-видео решения и телефония

Все про современные автоматические сварочные аппараты

Аппараты для сварки оптических волокон – это высокотехнологичные устройства, задача которых заключается в автоматизации комплекса работ — от совмещения торцов волокна до защиты соединения. Сварочные аппараты для оптики прошли длинный путь от устройства с оптическим микроскопом, ручной юстировкой волокон, позволявшего сращивать волокна с большими потерями, до полностью автоматизированных аппаратов с практически нулевыми (0,01-0,02 дБ) потерями и малым отражением от сварного соединения (

Современный аппарат для сварки оптических волокон позволяет сращивать волокна всех известных типов:

одномодовые (G.652 (G.652D), G.657 (G.657A));
многомодовые (G.651);
со смещенной областью дисперсии (G.653);
со смещенной ненулевой дисперсией (G.655).

Сварочные аппараты оснащены цветным ЖК-дисплеем, который позволяет визуально контролировать все этапы сварки оптических волокон. Благодаря встроенным в аппарат видеокамерам оператор может наблюдать за процессом с помощью цветного экрана, и полностью контролировать процессы юстировки, стыковки и сварки оптических волокон. Применение в сварочных аппаратах видеосистемы позволяет перед началом сварки визуально контролировать результат центрирования, тип сердцевины, качество торцов и микрозагрязнения свариваемых оптических волокон, а по окончании сварки оценить качество свариваемых соединений. Кроме того, ряд сварочных аппаратов представляет в цифровом виде значение угла скола и сдвиге осей оболочек (сердцевины) волокон до и после сварки, а также расчетное значение потерь в месте сварки. Устройство имеет понятное и удобное меню. Такие аппараты для сварки оптоволокна содержат программы управления сварочным процессом как для основных типов выпускаемых ОВ, так и для оптических волокон специальных типов, а также предусматривают возможность установить дополнительно собственную индивидуальную программу сварки оптоволокна.

В автоматических сварочных аппаратах 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).

Юстировка по оболочке оптоволокна:

Является пассивным видом юстировки, осуществляемым с помощью V-образных направляющих, которые фиксируют концы сращиваемых ОВ. Данный вид юстировки используется преимущественно для сварки оптоволокна на городских/локальных сетях, где высоких требований к вносимым сварным соединением потерям не предъявляется.

Система LID:

LID-система (Local Injection and Detection). Принцип работы: оптический сигнал вводится через оболочку (за счет изгиба оптоволокна) одного из сращиваемых ОВ, а принимается – через оболочку другого сращиваемого ОВ. Затем происходит обработка оптического сигнала микропроцессором с последующей отработкой сигналов управления микропроцессора с помощью исполнительных устройств.

Для ввода и вывода сигналов используются изгибные ответвители. Недостаток такого подхода состоит в том, что метод LID допускает работу не со всеми типами одномодовых световодов, не позволяя применять автоматику к волокнам в буферном покрытии 0,9 мм, а использование изгибного ответвителя увеличивает риск возникновения скрытых дефектов в световоде. Однако этот метод позволяет решить проблему, связанную с тем, что силы поверхностного натяжения стремятся совместить оси оболочек, и, следовательно, развести (при наличии в волокнах эксцентриситета) оси сердцевины волокон. Как результат — дополнительные потери на шве. Поэтому при данном методе предусмотрена коррекция эксцентриситета. Оси волокон предварительно разводятся на такое расстояние, на которое согласно компьютерному расчету надо развести оси сердцевины волокон так, чтобы силы поверхностного натяжения совместили их при сварке.

Система PAS:

В большинстве аппаратов применяется система выравнивания волокон по изображению в параллельном пучке света PAS-система (Profile Alignment System). При таком методе юстировки волокна освещаются сбоку параллельным пучком света так, что из-за разницы показателей преломления оболочка и сердцевина фокусируют свет, действуя как цилиндрические линзы. При этом формируется изображение, на котором видны границы сердцевины и оболочки волокна, что позволяет определить эксцентриситет в каждом из волокон. Анализ изображения линии, выполняемый с помощью телекамеры и встроенного контроллера сварочного аппарата, позволяет осуществить юстировку световодов. Одновременно контроллер системы управления аппарата оценивает качество скола торцевой поверхности волокон и в случае выявления каких-либо дефектов прекращает процесс сварки. Она используется и для грубой юстировки, и для тонкой подстройки волокон.

Схема центрирования по внешнему излучению (PAS метод)

Для быстрого перехода от одного режима сварки к другому во всех автоматических сварочных аппаратах встроены программы сварки стандартных оптических волокон. Для задания иного режима предусмотрено запоминание установленных параметров, которые затем доступны при сварке аналогичных волокон, что естественно ускоряет проведение сварочных работ.

В современных сварочных аппаратах управление процессом сварки производится с учетом контролируемых параметров внешней среды (влажность, температура, атмосферное давление и др.).

Факторы, оказывающие влияние на процесс сварки:

Существует множество факторов влияющих на процесс сварки

самоцентрирование (влияние сил поверхностного натяжения расплава стекла)

эксцентриситет сердцевины оптоволокна; качество поверхности торцов ОВ; качество подготовки оптоволокна (наличие/отсутствие микротрещин);

чистота V-образных ложементов ОВ (отсутствие загрязнений);

термические характеристики оптоволокна; качество электродов.

В процессе изготовления оптических волокон имеют место некоторые отклонения от их номинальных размеров. Допускаемое отклонение составляет всего лишь тысячные доли миллиметра, но и такие отличия могут повлиять на потери сростка ОВ. В целом влияние на величину потерь, вносимых сростком оптоволокна, оказывают как отличия в геометрических характеристиках оптического волокна, так и погрешности его юстировки и монтажа.

Процесс сварки:

Сваривание оптоволокна представляет собой сложный процесс, состоящий из нескольких этапов:

разделка кабеля, при которой внешняя изоляция оптического кабеля снимается, после чего снимается изоляция и с отдельных модулей, в каждом из которых находится до 12 волокон;

волокна очищаются от гидрофобного материала, в качестве которого используется гель – бесцветный или слегка окрашенный;

на волокна одного из свариваемых кабелей надеваются гильзы КЗДС (комплект для защиты соединений), состоящие из термоусадочных трубок с силовым стержнем;

на 2-3 сантиметра по концам волокон снимается лак, они протираются спиртом;

после зачистки, волокно скалывается строго перпендикулярно оси, это выполняется прецизионным скалывателем с допуском отклонения не выше 1,5 градуса;

свариваемые волокна укладываются с V-канавки и зажимаются;

Перед сваркой гильзу КДЗС надевают на один из сращиваемых концов волокна. После сваривания ее надвигают на место стыка и нагревают в печке сварочного аппарата до температуры 100…120° С на протяжении 1–1,5 минуты.

после этого волокна располагаются в сплайс-пластине, в кассете оптической муфты или кросса.

Современные аппараты для сварки оптических волокон имеют компактные размеры, что необходимо при работе в «полевых» условиях.

Работать с аппаратом можно при различных погодных условиях, скорости ветра до 15-17 м/c, но температурный диапазон ограничен: стандартно это -20 — +40.

Использование аппарата для сварки оптических волокон при монтаже и эксплуатации ВОЛС дает гарантии того, что все места соединений оптических волокон имеют высокую механическую прочность и низкий показатель вносимого в линию затухания, что немаловажно в связи с распространением пассивных оптических сетей, технологий спектрального уплотнения (CWDM/DWDM) и растущими требованиями к оптическому бюджету ВОЛС.

В нашем магазине Вы сможете выбрать и купить автоматический сварочный аппарат как с выравниванием по сердцевине, так и по оболочке.

Хит продаж – сварочный аппарат типа KL-280G, KL-500 – легкий, недорогой, работает со всеми типами оптического волокна. Так же отличным предложение является сварочный аппарат типа Mini-6S, Mini-4S.

В разделе Аксессуары Вы сможете найти все необходимое для сварки оптического кабеля – салфетки безворсовые, спирт изопропиловый абсолютированный и изопропиловый ОСЧ, стриппер и т.д.

Читайте также: