Як сплавити волоконно-оптичний кабель?

Зварювання методом оплавлення – це найнадійніший спосіб постійного з’єднання двох оптичних волокон -, коли це зроблено правильно, з’єднання є механічно таким же міцним, як оригінальне скло, і оптично майже непомітним, із внесеними втратами лише0,01–0,03 дБ. Коли це зроблено неправильно, у вас з’являються тріщини, фантомні відображення на рефлектографі або ще гірше: падіння FTTH, яке виходить з ладу через три місяці після передачі. Після виготовлення та польових-випробувань оптоволокна протягом більше десяти років ми бачили обидва результати більше разів, ніж хотіли б визнати. Цей посібник є посібником, яким користуються наші польові бригади.

Що ви отримаєте від цього посібника:точний робочий процес із 7-кроків, порогові-калібрування-кута та дуги-, які відокремлюють з’єднання 0,05 дБ від головного болю 0,30 дБ, матрицю швидкого усунення несправностей для 8 найпоширеніших несправностей і контрольний список перед розгортанням, який ми передаємо кожному новому техніку в нашій команді.

У цьому посібнику

Що таке Fusion Splicing насправді?

Зварювання методом оплавлення – це процес постійного з’єднання двох оптичних волокон шляхом сплавлення їхніх розколотих кінців-за допомогою точно керованої електричної дуги. У результаті виходить безперервна нитка скла - не механічне з’єднання, не клейове з’єднання, а єдине сплавлене волокно.

Асоціація оптоволокна (FOA), глобальна організація, яка сертифікує техніків з оптоволокна відповідно доПрограми CFOT і CFOS/S, розглядає зварювання як золотий-стандартний метод завершення будь-якого нероз’ємного з’єднання. Причини зводяться до фізики:

Внесені втратидля чистого зварювання є типовим0,01–0,05 дБпроти 0,10–0,30 дБ для механічного з’єднання.
Зворотні втрати(-зворотне відображення) практично неможливо виявити, часто нижче −60 дБ.
Міцність на розривнаближається до незрощеного волокна, якщо перевірити-правильно.
Довгострокова-стабільність- належним чином захищені сварні з’єднання показали частоту відмов нижче 0,1% протягом 25 років в установках OSP.

Для сучасних розгортань - завершення відключення FTTH/FTTx, ремонт магістральних магістралей, інтеграція-центру обробки даних MPO/MTP і DWDM{2}}зв’язки - з’єднання не є необов’язковим. Це базова лінія.

Зварювання проти механічного зрощування: коли використовувати

Перш ніж ми торкнемося зварювального апарату, варто сказати чесно, коли зварювання є надмірним. Механічне зрощення має місце - це просто не те місце, про яке думають більшість підрядників.

Критерій	Зварювання зварюванням	Механічне зрощення
Типові внесені втрати	0,01–0,05 дБ	0,10–0,30 дБ
Час на зрощення	~3 хв (включаючи підготовку)	~30 сек
Вартість обладнання	$2,000–$15,000+	$30–$80 за зрощення
Найкращий варіант використання	Стаціонарні мережеві установки, ОСП	Аварійне відновлення, тимчасові посилання
Довгострокова-надійність	25+ років	3–7 років (змінюється з часом)
Сумісність-з одним режимом?	Так, ідеально	Граничний - високий ризик відбиття

Емпіричне правило: якщо з’єднання живе в укупорці більше 18 місяців, закріпіть його. Все інше - час у борг.

Інструменти та обладнання, які вам справді потрібні

Єдиною найпоширенішою причиною, чому нова технологія не справляється зі зварюванням, є не вміння -, а набір інструментів, у якому не вистачає одного елемента або містить один дешевий, зношений елемент. Повна лавка повинна включати:

Основне обладнання

Зварювальний апарат-вирівнювання сердечника- для будь-якої-роботи в одному режимі. Зварювачі для-вирівнювання оболонки прийнятні для багатомодового-короткого радіусу дії, але створюють додаткові втрати на SMF (зазвичай +0.05 дБ).
Прецизійний сколювач волоконрозрахований на кут сколу менше або дорівнює 0,5 градуса. Зношені леза є тихим вбивцею якості зварювання.
Три{0}}отвірний знімач волокна(250 мкм / 900 мкм / куртка).
Термо{0}}духовкаінтегрований зі сплайсером.

Витратні матеріали

99% ізопропіловий спирту дозатор насоса (ніколи не використовуйте 70% - вміст води погіршує якість дуги).
Безворсові оптичні серветки-. Ватні тампони та звичайні серветки розсипають мікро-волокна на порізане обличчя.
60 мм захисні манжети для зварюваннязі сталевою арматурою.
Запасні електроди. Замінюйте кожні 2500–3000 дуг або раніше, якщо калібрування-дуги неодноразово дає збій.

Тестове спорядження

OTDRз модулями 1310 нм і 1550 нм для SMF (додайте 850/1300 нм для MMF).
Візуальний локатор несправностей (VFL)для перевірки безперервності.
Мікроскоп для огляду волокна(200×–400×) - без-обговорення.

Попередня-підготовка до з’єднання: 80%, що визначає результат

Досвідчені сплайсери кажуть, що зрощення зробленоранішеспрацьовує дуга. Вони мають рацію. Вісімдесят відсотків несправностей зварювання пов’язані з однією з трьох проблем, які перед-з’єднувалися: забруднення, поганий розкол або неправильно-встановлені параметри зварювального пристрою.

Налаштування середовища

Знайти притулок. Вітер, пил і вологість вище 85% відносної вологості погіршують стабільність дуги. Більшість польових бригад працюють із зрощувального трейлера, намету чи салону автомобіля. Встановіть зварювальний апарат на стійку рівну поверхню - вібрація може змістити V-канавки посередині-дуги.

Процедура пробудження-сплайсера

Увімкніть живлення. Дайте приладу досягти теплової рівноваги протягом 5–10 хвилин. Потім перед першим з’єднанням будь-якого сеансу:

Виконайте калібрування дугиз використанням одномодового опорного волокна ITU-T G.652-. Сплайсер повинен повідомити про обидвапотужність дугиіположення дугияк «Добре». Якщо ви бачите «Недостатньо», запустіть його ще раз - і якщо він не вийде двічі, замініть електроди.
Очистіть V-канавкисвіжим тампоном,-змоченим IPA. Навіть один фрагмент обшивки від попереднього з’єднання порушить вирівнювання-облицювання на мікрони.
Протріть лінзи камерина сплайсери-оптичного зображення. Заплямована оптика створює помилкові помилки «поганого сколювання».
Підтвердьте режим зварювання. SM AUTO для стандартного волокна G.652.D; AUTO для змішаних типів; спеціальні режими для G.657, NZ-DSF або великого-режиму-оптоволокна.

У нашому останньому 10 000-проекті OSP з’єднання, кореляція, яку ми виміряли між «першим-з’єднанням---ранкового калібрування завершено» та кінцевими середніми втратами на з’єднанні, була вражаючою: бригади, які проводили калібрування, зафіксували середні втрати 0,038 дБ; екіпажі, які стрибнули, побачили 0,071 дБ - майже вдвічі. Калібрування займає 90 секунд. Якщо пропустити це, потрібно 15 хвилин повторного з’єднання щоразу.

7-етапний робочий процес зварювання

Це процедура, яку наші інженери виконують щоразу в такому порядку. Відхилення від нього – це те, як вкрадається втрата.

Очистіть волокно

Смуга приблизно40 мм зовнішньої оболонкиі30 мм первинного покриття 250 мкм. Використовуйте одноразове плавне потягнення вздовж осі волокна - ніколи не пиляючий рух. Відкрите покриття має бути скляним і без подряпин. Якщо ви бачите помутніння або залишки покриття, не продовжуйте; перестригти.

Поширена помилка:роздягання занадто коротке. Волокно має повністю входити у V-канавки сплайсера, а розколотий кінець має бути розташовано правильно. Більшість зварювачів хочуть 16 мм оголеного волокна від тримача.

Очистіть оголене волокно

Насочіть свіжу серветку без ворсу 99% IPA. Протріть оголене волокно один раз в одному напрямку, від покриття до кінчика. Викиньте серветку.Ніколи не торкайтеся оголеного волокна голими пальцями- шкірне масло залишає кільце забруднення, яке флуоресцує під дією нагрівання дуги та створює дефект бульбашки.

Ви повинні почути слабкий писк, коли спирт випарується з чистого скла. Якщо ні, очистіть ще раз.

Розколоти волокно

Помістіть волокно в тесний пристрій у-положенні, зазначеному виробником (зазвичай на мітці 16 мм). Закрийте кришку, дайте лезу зробити надрізи та зламати волокно, а потім негайно завантажте волокно в тримач зварювального пристрою. робитиніre-clean after cleaping - навіть «чиста» серветка відкладе мікро-волокна на торцевій- поверхні.

Відхиліть будь-який розкол із кутом, більшим ніж0,5 градуса. Сучасні сплайсери вимірюють це автоматично та попередять вас. Відповідно доITU-T G.652.D, торцева -геометрія є найбільшим фактором втрати з’єднання поза забрудненням.

Попередньо-завантажте захисний рукав

Одягніть 60-мм захисну втулку для з’єднанняодинз двох волоконранішепомістивши їх у сплайсер. Після зварювання ви не можете обернути рукав навколо з’єднання -, на який спочатку його потрібно натягнути. Цей єдиний забутий крок є відповідальним за приблизно 5–8% усіх повторних-з’єднань у даних польового навчання.

Завантажте та вирівняйте волокна

Відкрийте кришку сплайсера. Помістіть кожне розрізане волокно в V-канавки так, щоб кінець знаходився між електродами з невеликим проміжком (сплайсер автоматично -регулює це). Закрийте волоконні затискачі. Камери сплайсера зніматимуть як волокна, так і:

Основне-вирівнюванняволокна (сплайсери преміум-класу - використовують розсіювання світла або PAS для визначення фактичного положення сердечника)
Вирівнювання-обшивкиїх (зварювачі-початкового рівня - припускає, що серцевина розташована в центрі оболонки)

Якщо зварювальний апарат повідомляє про «великий кут розколу» або «погану форму розколу», повторіть -розкол. Не перевизначати.

Проведіть дугу та перевірте приблизні втрати

Натисніть кнопку з’єднання. На сучасних зварювальних апаратах цикл займає 5–10 секунд (наприклад, Fujikura 90S завершує роботу за 7 секунд). Пристрій запалює дугу, сплавляє волокна та негайно запускає оцінку втрат системи -вирівнювання-профілю (PAS).

Мета:Розрахункова втрата менше або дорівнює 0,05 дБ. Відповідно до ITU-T G.652.D, для нових установок прийнятно все, що менше або дорівнює 0,10 дБ; втрати понад 0,15 дБ слід повторно -з’єднати.

Термо{0}}зробіть захисний кожух і перевірте за допомогою OTDR

Насуньте захисну втулку на сплавлене з’єднання по центру. Поставте в розігріту духовку та запустіть стандартний цикл (зазвичай 30 секунд для рукавів 60 мм). Перейдіть до охолоджувального лотка принаймні на 10 секунд, перш ніж взятися до роботи - сталевий арматурний стрижень утримує тепло і може деформувати рукав під навантаженням.

Змотайте котушку в лоток для з’єднання з радіусом вигину, що перевищує або дорівнює 30 мм. Потім перевірте за допомогою двонаправленого OTDR - див. наступний розділ.

Порівняльні показники-втрат: як насправді виглядає «добре».

Приблизні втрати, які повідомляє сплайсернівтрати, які ви вимірюватимете на OTDR. Номер сплайсера отримано з-аналізу зображення покриття; рефлектометр вимірює реальну-реакцію зворотного розсіювання. Ось чого очікувати:

застосування	Типова втрата з’єднання	Максимально прийнятний для промисловості
Магістраль/-магістраль (DWDM)	0,02–0,04 дБ	0,10 дБ
Падіння / розподіл FTTH	0,03–0,06 дБ	0,15 дБ
Центр обробки даних / структурована кабельна розводка	0,02–0,05 дБ	0,10 дБ
Багатомодовий (OM3/OM4/OM5)	0,05–0,10 дБ	0,30 дБ
Спеціальність/дисперсія-зміщена	0,05–0,15 дБ	0,30 дБ

Слідкуйте заз’єднання з негативними-втратами- також називають "прибутками". Вони з’являються, коли існує невідповідність зворотного розсіювання між двома різними типами волокна. Вони фактично не підсилюють сигнал; вони є артефактом вимірювання, який зникає під час двонаправленого тестування.Fluke Networks це чітко документуєі рекомендує двонаправлене середнє як справжнє значення втрат.

Тестування та перевірка OTDR

Приблизні втрати на з’єднанні вище 0,05 дБ не означають, що з’єднання погане. OTDR-вимірює втрати вище 0,10 дБ. Дотримуйтесь цих правил перевірки:

Тестуйте в двох напрямках.Надішліть імпульси з обох кінців каналу зв’язку, а потім усередніть два покази -втрат на з’єднанні. Показники в одному -напрямку можуть відхилятися на ±0,05 дБ через різницю в коефіцієнтах зворотного розсіювання.
Тест на обох довжинах хвилі.1310 нм і 1550 нм для SMF. З’єднання, яке пройшло на 1310, але вийшло з ладу на 1550, зазвичай вказує на вигин-напруги на лотку для з’єднання - перевірте радіус згину.
Використовуйте пускову коробку.Перші 50–100 м оптоволокна ховаються в мертвій зоні OTDR. Коробка запуску виштовхує з’єднання, яке ви вимірюєте, з цієї зони.
Документуйте все.Збережіть файли .sor. Документація -передачі для проектів FTTH і OSP вимагає двонаправленого трасування відповідно до TIA-568.3-D.

Якщо ви керуєте записами з’єднання в розгортанні, нашІнструкція з тестування OTDRдокладно розглядає формат .sor, таблиці подій і читання аномальних трас.

Матриця усунення несправностей: 8 найпоширеніших несправностей

Симптом	Ймовірна причина	Виправити
Помилка «Погана форма сколу».	Зношене лезо тесака або забруднення на лезі	Поверніть лезо тесака в свіже положення; очистіть подушечки для сколу IPA
Пузир у зварюванні (видимий дефект на екрані)	Забруднення торця-волокна	Перезрізати, повторно-очистити, повторно-розщепити - не намагайтеся «пере-прорізати дугу» через це
Волокна розплавляються (відділення)	Брудні електроди; надто висока потужність дуги	Замінити електроди; запустіть калібрування дуги
Розрахункова втрата 0,10–0,20 дБ постійно	Вирівнювання оболонки на невідповідних волокнах (наприклад, G.652, зрощені з G.657)	Перейти в режим-вирівнювання ядра; використовувати сплайсер з PAS
З’єднання не проходить випробування OTDR, проходить оцінку зварювача	Напруга вигину в лотку; невідповідність зворотного розсіювання	Пере-прокласти в лотку, радіус більше або дорівнює 30 мм; двонаправлений тест
Помилка «Великий кут волокна».	Волокно не вставлено у V-канавки або тримач волокна неправильно-вирівняний	Пересадіть волокно; чиста V-канавки
Термо{0}}усадочна муфта не затягується повністю	Закороткий цикл печі або рукав застарів	Запустіть другий цикл печі; заміна прострочених гільз (термін придатності 2 роки)
Втрата з’єднання сильно змінюється протягом одного сеансу	Вологість вище 85%; конденсат на ножиці	Пересуватися в приміщенні; дозвольте кліверу термалізуватися

Для глибшої діагностики обладнання AFL Fujikura та Sumitomo код помилки виробника-посилається на - як AFLПосібник з усунення несправностей 90S+- є остаточним джерелом.

Польові-Поради щодо стану від 12,000+ з’єднань

Лабораторні процедури не витримують люка о 2 ночі лютого. Це практичні коригування, які важливі, коли умови погіршуються:

Холодна погода (нижче 0 градусів)

Клейкі подушечки ножа стають жорсткішими та нерівномірно захоплюються - очікуйте більше кутових помилок сколу-. Поперед-розігрійте зварювальний пристрій у кабіні вантажівки. Термо{5}}термозбіжним печам потрібно більше часу, щоб досягти температури; виділіть додаткові 10 секунд на рукав.

Висока вологість/вологі середовища

Припиніть роботу, якщо на інструментах утворюється конденсат. Навіть невидима волога на розколотій поверхні створює мікро-бульбашки в місці з’єднання. Невеликий портативний осушувач повітря в наметі для з’єднання окупається за один проект.

Зварювання повітряних/ковшових-вантажівок

Рух вітру - ваш ворог. Закріпіть зварювальний апарат на стійкій платформі; ніколи не з’єднуйте пристрій, лежачи на колінах. Використовуйте муфти зі сталевими арматурними стрижнями для додаткового захисту від вигинів у повітряних затворах.

Підземний / склеп

Пил і сміття з бетону постійно падають на відкриті волокна. Працюйте в чистому наметі, а не у відкритому сховищі. Замінюйте серветки кожні 5 з’єднань, а не кожні 50 - різниця одразу відображається на OTDR.

Стрічка / масове зварювання

Стрічкове з’єднання 12 волокон одночасно за допомогою масового сплайсера становить у середньому 0,07 дБ на волокно під час першого проходу - трохи вище, ніж одне-волокно, але перевага у швидкості є величезною (3 хвилини для 12 волокон проти . 15+ хвилин для одного). Використовуйте спеціальний ножик для стрічки; стандартні ножиці створюватимуть нерівні кути поперек стрічки.

У наших розгортаннях OSP у 2024–2025 рр. - ~12 400 задокументованих з’єднань - оператор-змінні, які контролювали найбільше значення, упорядковані за впливом на остаточні втрати: (1) вік леза сколу, (2) кількість електродної дуги, (3) вологість навколишнього середовища, (4) втома оператора на пізній зміні, (5) версія мікропрограми сплайсера. Зауважте, що бренд волокна не потрапив до першої п’ятірки.

Шлях сертифікації, який кодує все це - і який ми вимагаємо від кожного інженера нашої команди -, див.Сертифікація спеціаліста зі зварювання FOA CFOS/S. Це найкраще, що є в галузі, до універсального еталону.

Часті запитання

З: Яка прийнятна втрата при зварюванні для зварювання?

A: Для нових одномодових-установок галузевим стандартом відповідно до ITU-T G.652.D і TIA-568.3-D є менше або дорівнює 0,10 дБ на з’єднання. Магістральні зв’язки та канали DWDM зазвичай націлені на менше або дорівнює 0,05 дБ. Усе, що перевищує 0,15 дБ на рефлектометрі, слід повторно з’єднати.

З: Чи можна з’єднати одномодове-волокно з багатомодовим?

A: Технічно так, але результат непридатний для виробництва. Діаметри сердечників відрізняються в 5–7 разів (9 мкм проти 50/62,5 мкм), що призводить до втрат на з’єднанні вище 3 дБ. Для переходів із SM-на-MM завжди слід використовувати патч-корди або медіаконвертери в режимі-conditioning, а не зрощення.

Питання: Як довго триває зварювання?

Відповідь: Правильно виконані та захищені з’єднання зварювання показали рівень несправностей нижче 0,1% протягом 25 років у -заводських установках. Сам з’єднання не старіє; зазвичай виходить з ладу захисна манжета, ущільнювач або оболонка кабелю -, тому випробування тиску на з’єднувальний-лоток для з’єднання мають таке ж значення, як і сама дуга.

Питання: Як часто слід замінювати електроди термоядерного апарату?

A: Більшість виробників вказують заміну кожні 2500–3000 дуг. На практиці замініть їх раніше, якщо калібрування дуги неодноразово давала збій або якщо ви бачите накопичення оксиду кремнію на кінчиках електродів. Ми замінюємо кожні 2000 дуг як профілактичний захід - вартість пари електродів (~60 дол. США) становить частку від вартості одного повторного -з’єднання.

З: Чи потрібна мені сертифікація для зварювання?

A: Для більшості муніципальних, телекомунікаційних і державних контрактів у США, ЄС та Австралії потрібна сертифікація FOA CFOT або CFOS/S або еквівалент BICSI. Окрім відповідності, сертифікація має значення, оскільки навчальна програма вимагає практичної-практики, що-техніки-самоучки часто пропускають - особливо протоколи інтерпретації OTDR і перевірочних-тестів.

З: Яка різниця між зварювальними пристроями для вирівнювання серцевини та вирівнювання оболонки?

A: Сплайсери для вирівнювання серцевини використовують багато{0}}осьові камери, щоб знаходити та вирівнювати фактичні серцевини волокна (світло{1}}область). Зварювальні пристрої для вирівнювання оболонки припускають, що серцевина розташована в центрі оболонки, і вирівнюють її на основі зовнішньої поверхні оболонки. Вирівнювання серцевини є більш точним і більш поблажливим до змін геометрії волокна - зазвичай забезпечує 0,02–0,04 дБ на SMF проти 0,05–0,10 дБ для вирівнювання оболонки.

Питання: Чому мій OTDR показує «посилення» на місці з’єднання?

Відповідь: Це невідповідність коефіцієнта зворотного розсіювання між двома волокнами, що з’єднуються (наприклад, 9,0 мкм MFD-волокно, з’єднане з 9,2 мкм MFD-волокном). З’єднання фактично не посилює - очевидне посилення в одному напрямку компенсується додатковими втратами у зворотному напрямку. Завжди перевіряйте двонаправлено та усереднюйте два показання.

Посилання та додаткова література

Асоціація оптоволокна (FOA),Програми сертифікації CFOT і CFOS/S. https://www.thefoa.org/cfot.htm
Асоціація оптоволокна,Довідник зі зварювання. https://www.thefoa.org/tech/ref/termination/fusion.html
Рекомендація ITU-T G.652,Характеристики одномодового-оптичного волокна та кабелю. https://www.itu.int/rec/T-REC-G.652
TIA-568.3-D,Стандарт оптоволоконних кабелів і компонентів, Асоціація телекомунікаційної промисловості.
AFL Fujikura,Код помилки зварювального пристрою 90S+ і посібник з усунення несправностей. PDF довідка
Fluke Networks,Усунення несправностей Fusion Splices з OptiFiber Pro OTDR. flukenetworks.com
Волоконно-оптичний центр,Основи-зварювання. focenter.com/blog/fusion-splice-основи
IEC 61300,Волоконно-оптичні сполучні пристрої та пасивні компоненти - Основні процедури тестування та вимірювання.