Соединение волоконно-оптических кабелей и волокон

Сращивание (соединение) двух отрезков ВОК и, в первую очередь, отдельных волокон осуществляется с применением технологии отличной от сращивания металлических кабелей. Так, оптические волокна нельзя скрутить, состыковать вручную, спаять, согнуть до любых форм, «прозвонить» на целостность – одним словом без специального оборудования и конструктива соединить два волоконно-оптических кабеля не получится.

Самым распространенным конструктивом для сращивания двух и более оптических кабелей, разветвления структуры сети, защиты сростков оптических волокон от внешних воздействий является волоконно-оптическая муфта (рис. 4), которую каждый может встретить на множестве городских столбов (рис. 3). Наглядным признаком любой оптической муфты является весомо большая толщина по сравнению с самим кабелем (в случае с медью эта разница едва бросается в глаза, а прямые муфты – едва толще)

Волоконно-оптические муфты выполняются в различных форм-факторах (тупиковая – кабели входят только с одной стороны, проходная – только с двух, универсальная – с одной или более) и в зависимости от действия на структуру сети подразделяются в самом широком случае на прямые (когда в муфте один в один соединяют два отрезка кабеля одинаковой емкости) и разветвительные (любые другие). Деление на прямые и разветвительные муфты определяется при проектировании и монтаже сети, при выпуске с завода разветвительные особенности муфты никак не определены. Само собой, муфты рассчитывают на различное количество ВОК и сростков оптических волокон (ОВ).

Муфты всегда герметичны, так как оголенное волокно очень чувствительно к влаге (OH-группа, диффундируя со временем в толщу стекла значительно влияет на затухание в нем ИК-света) и внешним воздействиям. Большинство муфт выполнены в конструктиве с многократным доступом к волокнам (то есть они открываются и закрываются сколько угодно раз).

Рис. 3. Волоконно-оптические муфты на городских столбах
(г. Калининград, пересечение ул. Багратиона и Ленинского пр-кта)

Тупиковая муфта состоит из следующих частей:

- корпуса (на рис. 4 посередине и установлен в монтажном кронштейне) с вводами оптических кабелей («пальцами»), по количеству и размеру которых определяется максимально возможное число вводимых кабелей;

- съемной колбы (на рис. 4 стоит слева), герметично зажимаемой на корпусе за счет уплотнительного кольца и многоразового хомута (отдельно справа внизу);

- комплекта(ов) соединительной/разварочной кассет (сплайс-кассет – от англ. splice – сращивание; на рис. 4 – белая пластина, зафиксированная на корпусе), которые в общем случае не являются частью муфты и могут быть выбраны любыми (рис. 5), если предусмотрена возможность их установки на корпус соответствующей муфты, - в сплайс-кассете укладываются состыкованные ОВ и их выпускной запас.

Рис. 4. Тупиковая волоконно-оптическая муфта МТОК-Л6/48-1КМ (прямая), установленная на монтажном кронштейне (смонтировано и состыковано два волоконно-оптических кабеля, колба снята, на «пальцы» муфты надеты термоусаживаемые манжеты)

Рис. 5. Комплект сплайс-кассеты КТ-3645 (слева снизу – кассета с несъемными ложементами, поворотный кронштейн, петли; справа снизу – нейлоновые хомуты/стяжки; справа вверху – гильзы КДЗС-4525; сверху – самоклеющиеся маркеры и сопроводительный ярлык)

Муфта МТОК-Л6/48-1КМ и комплект сплайс-кассеты КТ-3645, показанные на рис. 4 и рис. 5, применяются при выполнении данной работы.

Сращивание оптических волокон (ОВ) на постоянной основе выполняется прецизионной сваркой их торцов в дуговом электрическом разряде с помощью специального сварочного аппарата (рис. 6). На временной основе могут быть использованы менее надежные и вносящие большее затухание в сигнал механические (холодные) соединители различных конструкций, но применяются они крайне редко и в особых случаях.

Место сварки (стыка) волокна, которое лишено защитного буферного лака, при этом оказывается механически и химически ослабленным, и его защищают с помощью специальных термоусаживаемых гильз с металлическим армированием (КДЗС – комплект для защиты стыка), которые устанавливаются и фиксируются на защелках в ложементах сплайс-кассет. При этом определенным размерам гильз соответствуют определенные кассеты и ложементы. Так КДЗС-4525: первые две цифры – длина гильзы в мм – 45 мм, вторые две цифры – диаметр гильзы в десятых долях мм – 2,5 мм.

Процесс сварки ОВ с помощью специальных аппаратов практически полностью автоматизирован, начиная с момента их установки в аппарат с подготовленными (сколотыми) торцами.

Рис. 6. Аппарат для сварки оптического волокна Fujikura FSM-60S

Торец свариваемого волокна должен быть строго перпендикулярен его оптической оси, не иметь сколов, выступов, трещин и других дефектов. Для выполнения среза (скалывания) торцов ОВ применяются ручные прецизионные скалыватели со специально заточенными, покрытыми алмазной крошкой лезвиями (рис. 7).

Рис. 7. Прецизионный скалыватель торцов оптического волокна Fujikura CT-30

Чаще всего сварочный аппарат приобретается в комплекте со скалывателем, но это совершенно не обязательно, и они могут быть разных производителей.

После сварки и защиты стыков выпуск волокон и гильзы очень аккуратно укладывают по кассете, не допуская значительных изгибов, сдавлений и перекручиваний. Выпуск волокон – обычно три витка по периметру сплайс-кассеты – делается для того, чтобы обеспечить запас волокон по длине, для удобства сварки, когда аппарат установлен на отдельном монтажном столике и для защиты от возможного долгосрочного температурного и/или эксплуатационного втягивания/вытягивания волокон в полость кабеля относительно муфты.

Необходимо помнить, что оптические волокна нельзя сгибать с радиусом меньше примерно 3 см, - это приводит к выходу света из волокна, так как угол его падения на границу раздела сердцевины и оболочки становится все меньше, и волна уже не полностью отражается обратно. По той же причине волокна нельзя сдавливать, сердцевина, хоть и испытывает упругие (то есть обратимые) деформации, перестает быть концентричной, и свет вновь отражается не полностью. При этом, чем больше длина волны, тем больше света выходит из волокна – на этом явлении основан основной метод определения типа повреждения с помощью рефлектометра.

Если волокна и модули уложены недостаточно свободно, где-то придавлены, перекручены и проч., но контрольные измерения показывают, что никаких нарушений и затуханий нет, то существует риск, что в процессе эксплуатации, обычно в течение нескольких месяцев или раньше, если значительно изменяются температуры окружающей среды, одно или несколько волокон треснет, перегнется или сломается.

В таком случае к вам обратятся по гарантийным обязательствам, и хорошо, если нарушение произошло вблизи стыка и гильзы – вы быстренько переварите одно волокно, - а если нарушение произошло в самом начале выпуска волокон из модуля или под оболочкой модуля, вам придется перемонтировать весь кабель в муфте, когда к тому же по нему уже может обеспечиваться связь.