Соединения оптических волокон с помощью сварки

Неразъемные соединения

Соединение оптических волокон с помощью сварки является сегодня наиболее распространенным методом получения неразъемных соединений. Благодаря в достаточной мере совершенной технологии этот метод позволяет получать качественные соединения с низкими показателями вносимых потерь (порядка 0,1-0,15 дБ), что обуславливает его применение на линиях связи, где этот показатель входит в приоритетные - магистральные, зоновые и другие - высокоскоростные ВОЛС.

Сваривание оптических волокон предусматривает оплавление концов волоконных световодов путем помещения их в поле мощного источника тепловой энергии, как, например, поле электрического разряда, пламя газовой горелки, зона мощного лазерного излучения.

Соединение при помощи электрической сварки производится с использованием специализированных инструментов, которые работают следующим образом: два конца оптических волокон продеваются в приспособление, которое в дальнейшем защищает стык соединения. Концы волокон зачищаются от полимерных защитных покрытий и тщательно обезжириваются органическими растворителями. Затем края оптических волокон специальным образом «скалываются», чтобы сделать их торцы идеально чистыми и перпендикулярными. Потом сколотые края волокон помещают в специальные держатели в сварочном аппарате. Место соединения обычно контролируется на экране, при увеличении не менее чем 100Х, чтобы проверить качество соединяемых поверхностей, процесс юстировки и сведения торцов волокон, и сам процесс сварки. Сварочный аппарат имеет специальные держатели волокна, которые при помощи микроприводов выравнивают торцы волокон вместе. Далее, при помощи электрической дуги между электродами, сначала сжигается пыль и испаряется влага на волокнах, после чего, аппарат увеличивает мощность дуги, поднимая температуру выше точки плавления стекла. При этом концы волокон в месте контакта свариваются вместе. Сведением волокон и энергией дуги тщательно управляют, так, чтобы сердцевина волокна и его оболочка не смешались при сварке. Это минимизирует оптические потери в месте сварки волокон. Оценка потерь в месте соединения, может измеряться аппаратом несколькими способами: направляя свет через оболочку в сердцевину одного волокна и измеряя излучение выводимое через оболочку из сердцевины второго волокна, или на основе обработки полученных оптических данных (геометрии) места сварки волокон.

Рис. 1. Автоматический аппарат для сварки оптических волокон KL-260	Рис. 1. Совмещение оптических волокон при сварке ручными аппаратами производится под лупой.

Каждый из перечисленных методов имеет свои достоинства и недостатки. Достоинством метода сварки с помощью лазера можно считать возможность получения чистых соединений из-за отсутствия в них сторонних примесей, и, как следствие, достаточно малых вносимых потерь (0,1 дБ и менее). Как правило, в качестве источника лазерного излучения высокой мощности (до 5 Вт) используются газовые лазеры на СО2.

К достоинствам метода сварки с помощью газовой горелки следует также отнести возможность получения соединений оптических волокон, отличающихся высокой прочностью мест сростков. В качестве источника пламени используют смесь пропана с кислородом или соединение кислорода, хлора и водорода. Этот метод распространен по большей части для сварки многомодовых оптических волокон.

Основным достоинством сварки в поле электрического разряда является быстрота и технологичность. Этот метод в настоящее время приобрел наибольшую популярность для сварки одномодовых световодов.

Аппараты для сварки оптических волокон можно классифицировать следующим образом:

-по способу юстировки свариваемых концов оптических волокон (в зависимости от геометрических размеров сердцевин или от потерь мощности светового сигнала, распространяющегося через место сварки);

-по способу проведения операций (ручные или авт оматические);

-по типу устройства контроля (микроскоп, монитор на жидких кристаллах);

-по количеству оптических волокон, которые могут быть сварены одновременно (одно- и многоволоконные).

Существует два способа юстировки (взаимного выравнивания). Первый базируется на выравнивании сердцевин свариваемых оптических волокон по их геометрическим размерам (Profile Alignment System PAS) с помощью боковой подсветки концов свариваемых волокон.

Второй способ основан на выравнивании сердцевин оптических волокон по принципу минимизации потерь тестового светового сигнала, распространяющегося через место сварки.