1

Optiki komunikacioni sistemi

Kablovski pribor i alat

6. Kablovski pribor i alat

6.5 Uvod

Veoma bitnu komponentu u tehnici optikog vlakna predstavljaju pasivne komponente: konektori, adapteri, pig-tail kablovi, patch-cord kablovi, optiki patch-paneli, optike distributivne kutije i kutije za spoljanju instalaciju.

6.6 Optiki konektori

Optiki konektori su pasivne komponente prenosnih sistema sa optikim vlaknima. Slue za fiziko prikljuenje optikih vlakana na aktivne komponente optikih prenosnih sistema ili da se preko njih izvre prespajanja vlakana mehanikim, lako razdvojivim putem.

Najvaniji deo konektora je ferula (centralna cevica u konektoru) kroz koju je probuen kanal dimenzije spoljnog prenika omotaa (125 mikrona) uvean za par mikrona. Ovim se obezbeuje direktan izlazak optikog vlakna iz kabla. Preciznost izrade otvora optikog konektora uslovljava aksijalno poravnanje sueljenih optikih vlakana u adapteru, odnosno optikog vlakna i aktivnog dela elektronike. Kuite konektora je element po kome se optiki konektori najvie razlikuju. Uloga kuita je da obezbedi vrstu vezu konektora sa odgovarajuim adapterom ili kuitem aktivne komponente.

Postoji vie tipova konektora, zavisno od standarda, proizvoaa, tipa vlakna ili kuita emisione i prijemne elektronike. Takoe postoji i vie materijala za izradu ferule optikog konektora: elik, cirkonijum ili kompozitne plastine mase.

Optiki konektori se ne dele prema nameni ve prema tipu kuita u koje se prikljuuju. Razliiti tipovi opreme obino koriste "standardizovan" tip optikog konektora. Tako je "standardizovan" tip konektora ST tip za raunarske mree brzine 10 Mb/s, SC tip za raunarske mree brzine 100 Mb/s, FDDI tip za raunarske mree brzine 100 Mb/s, FC/PC za telekomunikacione mree razliitih brzina, kao i BICONIC tip koji je uglavnom prisutan na amerikom tritu.

Pojedine tipove optikih konektora priozvode razliiti svetski proizvoai, dok neki od njih proizvode gotovo sve tipove optikih konektora koji su prisutni na svetskom tritu.

Fiber optika tehnologija prenosa podataka ima nekoliko tipova konektora: SMA, ST, SC, FDDI, ESCON itd. Prema opte prihvaenim normama za Eternet mreu, koriste se ST i SC konektori.

Optiki konektor se postavlja na pojedinano optiko vlakno (FDDI, ESCON, MT-RJ i LC konektor se postavlja istovremeno na par vlakana). Optiki konektor je namenjen za postavljanje na kabel gde je vlakno sa prijanjajuom sekundarnom zatitom, ali se moe postaviti i na kabel sa slobodnom cevastom sekundarnom zatitom. U drugom sluaju neophodno je golo vlakno (samo sa primarnom zatitom) zatititi posebnim tehnikama.

Slika 6.1 Razliiti tipovi optikih konektora

Optiki konektor tipa ST

ST konektori se, u najveem broju sluajeva, koriste u mreama gde su brzine prenosa 10 Mb/s. Ovaj konektor je nainjen po ugledu na BNC konektor koaksijalnih kablova.

Konstrukcija optikog konektora obuhvata nekoliko delova:

ferula od cirkonijuma,

metalno ili plastino kuite za prikljuenje,

prsten za privrivanje rasteretnog elementa (kevlara) optikog kabla, i

aksijalni ojaavaki element (rasteretni buir koji onemoguava kritino savijanje vlakna na ulazu u konektor).

Osobine optikog ST konektora su:

uneto slabljenje konektora max. 0,6 dB (srednje 0,25 dB)

promena slabljenja posle ponovljenog prikljuenja (500 prikljuenja) max. 0,3 dB

promena slabljenja usled termikog cikliranja (-40oC do + 80oC) max. 0,5 dB

promena slabljenja usled aksijalnog optereenja na montirani kabel sa tight zatitom vlakna (11 kg u trajanju od 1 min.) max. 0,5 dB

Slika 6.2 Optiki ST konektor

Optiki konektor tipa SC

SC konektori se koriste u mreama gde su brzine prenosa podataka 100 Mb/s. Ovaj konektor je nainjen po ugledu na RJ konektor parinih kablova.

Konstrukcija optikog konektora obuhvata nekoliko delova:

ferula od cirkonijuma,

plastino kuite za prikljuenje,

prsten za privrivanje rasteretnog elementa optikog kabla, i

aksijalni rasteretni buir.

Osobine optikog SC konektora su:

uneto slabljenje konektora max. 0,5 dB (srednje 0,25 dB)

promena slabljenja posle ponovljenog prikljuenja (500 prikljuenja) max. 0,3 dB

promena slabljenja usled termikog cikliranja (-40oC do + 80oC) max. 0,5 dB

promena slabljenja usled aksijalnog optereenja na montirani kabel sa tight zatitom vlakna (11 kg u trajanju od 1 min.) max. 0,5 dB

Slika 6.3 Optiki SC konektor

Optiki konektor tipa FC/PC

Optiki konektori tipa FC/PC najee koriste u telekomunikacionim mreama, i montiraju se na monomodno optiko vlakno. Karakteristika ovog optikog konektora je njegov konveksan izgled vrha konektora kako bi se obezbedio fiziki kontakt (Physical Conntact) vlakana.

Konstrukcija optikog konektora obuhvata nekoliko delova:

ferula od cirkonijuma

telo konektora,

prsten za fiksno prikljuenja konektora,

prsten za privrivanje rasteretnog elementa optikog kabla, i

aksijalni rasteretni buir.

Osobine optikog FC/PC konektora su:

uneto slabljenje konektora max. 0,2 dB

promena slabljenja posle ponovljenog prikljuenja (500 prikljuenja) max. 0,2 dB

promena slabljenja usled termikog cikliranja (-40oC do + 80oC) max. 0,2 dB

povratno slabljenje - max. - 35 dB

Slika 6.4 Optiki FC/PC konektor

6.7 Nain postavljanja optikog konektora

Optiki konektor se postavlja na optiko vlakno kombinovanom tehnikom krimpovanja i lepljenja epoksidnim smolama sa kratkim vremenom stvrdnjavanja. Postavljanje se vri upotrebom alata za montiranje odgovarajueg tipa konektora. Poliranje se vri kao zavrna operacija montae.

Postoje razliite varijante postavljanja konektora. Neki alati odsecaju vlakno u nivou "ela" konektora pa nije potrebno poliranje, drugi koriste epoksidne smole koje se stvrdnjavaju pod razliitim uticajima (UV zraenje, temperatura, specijalni dodaci itd), potom se konektori poliraju. Neki proizvoai optikih konektora obezbeuju ve ispoliran konektor sa ubaenim komadom vlakna pa se optiko vlakno iz kabla "lepi" na ve postavljeno vlakno.

Osnovno u montiranju optikog konektora bez obzira na tip je da je neophodno dovesti optiko vlakno do "ela" konektora i obezbediti visok stepen njihovog poravnanja. Takoe je potrebno obezbediti mehaniku povezanost optikog kabla sa telom optikog konektora. Ovaj postupak privrivanja ojaavakog elementa optikog kabla-kevlara na konektor se najee izvodi krimpovanjem, odnosno stezanjem posebnim tipom kleta .

Slika 6.5 Pripremanje optikog kabla i konektora za montau

Slika 6.6 Optiki konektor posle krimpovanja

Slika 6.7 Pripremanje optikog konektora za poliranje

Slika 6.8 Poliranje optikog konektora sa multimodnim vlaknom

Slika 6.9 Izgled "ela" optikog konektora pri kontroli kvaliteta poliranja

6.8 Dodaci optikih konektora

U dodatke koji se koriste uz optike konektore mogu se ubrojati optiki kablovi sa montiranim konektorima i konektorski adapteri.

Kombinacija optikih kablova i konektora

Optiki konektori mogu se montirati na optiko vlakno sa prijanjajuom zatitom i koristiti za zavravanje optikih vlakana iz kablova za spoljanju instalaciju. Ovakva kombinacija vlakna i jednog konektora naziva se pig-tail. Za prikljuenje optikih kablova koji su zavreni na panelima i njiovo prikljuenje na linijsku opremu koriste se kablovi koji imaju sa obe strane konektor, a kabel se sastoji od optikog vlakna sa prijanjajuom strukturom, kevlarom i PVC platom.

Slika 6.10 Kombinacija optiki konektor i optiki kabel

Slika 6.11 Naini zavravanja optikog kabla (pig-tail-om i konektorom)

Adapteri za optike konektore

Adapteri se koriste za povezivanje dva optika konektora "elo-u-elo". Adapteri mogu biti istovrsni ili hibridni. Istovrsni adapteri slue za povezivanje dva konektora istog tipa, dok hibridni adapteri povezuju dva konektora razliitih tipova.

Adapteri se najee postavljaju na optike distributivne kutije i optike panele, a kako bi se obezbedilo prikljuenje optikih kablova na aktivne komponente.

Postoje "muki", "enski" i "muko - enski" adapteri, zavisno od tipa prikljuenja koje se izvodi.

Slika 6.12 ST - ST adapter "enski"

Slika 6.13 FC/PC - FC/PC adapter "enski"

Slika 6.14 SC - SC adapter "enski"

Slika 6.15 FC/PC - ST adapter "enski"

Slika 6.16 FC/PC - ST adapter "muki"

Slika 6.17 FC/PC "muki" - ST "enski" adapter

6.9 Optike distributivne kutije i patch-paneli

Optike distributivne kutije i optiki patch-paneli se koriste za konektorsko terminiranje dovodnih optikih kablova za spoljaljanju instalaciju i njihovo pripremanje za prikljuenje na aktivnu opemu ili prespajanje na druge optike linije.

Optiki patch-panel

Optiki patch-panel je pasivna komponenta fiber optikog sistema gde se zavravaju optiki kablovi (spoljanji ili unutranji) optikim konektorima, a postavlja se u rack orman. Na prednjoj strani optikog patch-panela montirani su optiki adapteri za spajanje optikih konektora. U adapter se sa zadnje strane postavlja konektor dovodnog optikog kabla, a sa prednje strane konektor patch-cord-a. Optiki patch-panel predstavlja distributivni centar za meusobno prespajanje kablova ili njihovo spajanje sa komunikacionom opremom. Ovakve veze se obezbeuju preko pach-cord-ova koji na svojim krajevima imaju konektore.

Optiki patch-panel, sadri razliit broj optikih portova, ali je to najee: 8, 16, 24 i 48 optika porta. Takoe mogu biti pripremljeni za zavravanje optikih vlakana dolaznog kabla spajanjem pig-tail-a ili direktnom montaom konektora.

Konstrukcija optikog patch-panela

Optiki patch panel je izraen od elika i potpuno je zatvorene konstrukcije dela za smetanje optikih vlakana dolaznih kablova i unutranjih konektora. Sa prednje strane optikog patch-panela nalaze se oznake portova, ime je olakano kasnije odravanje optikog dela mree. Optiki portovi na patch-panelu mogu biti razliiti zavisno od tipa optikog konektora koji treba da se prikljui. Unutar panela nalaze se voice za postavljanje optikog vlakna kako bi se obezbedilo savijanje vlakana na dozvoljeni radijus.

Nain postavljanja optikog patch-panela

Optiki patch-panel se postavlja u rack-orman upotrebom elinih nosaa, koji se privruju na ine nosaa u ormanu. U optiki patch-panel uvode se optiki kablovi i vri se terminiranje dovodnog optikog kabla optikim konektorima. Optiki konektori se prikljuuju sa unutranje strane optikih adaptera montiranih na prednju plou optikog patch-panela. Poklopac optikog patch-panela obezbeuje kompletnu zatitu optikih vlakana unutar panela. Ovim je fiber optiki deo pasivnog dela mree odvojen od ostalih pasivnih komponenata (UTP, FTP patch-paneli, napojna letva, i slino) i time zatien od potencijalnog oteenja.

Slika 6.18 Optiki patch - panel

Optika distributivna kutija

Distributivna optika kutija je po nameni i konstrukciji veoma slina optikom patch-panelu. Distributivna kutija se privruje na zid ili se postavlja u unutranjost rack ormana, i namenjena je za zavravanje optikih kablova. Ona se koristi na mestima gde nema dovoljno mesta za rack orman, odn. patch panel, ali je potrebno dolazni kabel zavriti na isti nain.

Na bonoj strani optike distributivne kutije su montirani optiki adapteri za spajanje optikih konektora. U adapter se sa zadnje strane postavlja konektor dovodnog optikog kabla, a sa prednje strane konektor patch-cord-a. Optika distributivna kutija predstavlja distributivni centar za spajanje dovodnog optikog kabla sa komunikacionom opremom ili dalje razvoenje optike instalacije. Ovakve veze se obezbeuju preko pach-cord-ova koji na svojim krajevima imaju konektore.

Optika distributivna kutija moe da ima vie optikih portova, ali je to najee: 4, 6, 8, i 12 portova.

Slika 6.19 Optika distributivna kutija

Konstrukcija optike distributivne kutije

Optika distributivna kutija moe biti izraena od elika ili plastike i potpuno je zatvorene konstrukcije dela za smetanje optikih vlakana dolaznih kablova i unutranjih konektora.

Sa bone strane optike distributivne kutije nalaze se optiki portovi. Optiki portovi mogu biti razliiti, zavisno od tipa optikog konektora koji treba da se prikljui. Unutar optike distributivne kutije nalaze se voice za postavljanje optikog vlakna kako bi se obezbedilo savijanje optikog vlakna na dozvoljeni radijus.

Nain postavljanja optike distributivne kutije

Optika distributivna kutija se postavlja na zid. U optiku distributivnu kutiju uvode se optiki kablovi i vri se terminiranje dovodnog optikog kabla optikim konektorima. Optiki konektori se prikljuuju na unutranje optike adaptere koji su montirani na stranici optike distributivne kutije. Poklopac optike distributivne kutije obezbeuje kompletnu zatitu optikih vlakana unutar kutije.

Optika spojnica za spoljanju instalaciju

Optika spojnica je namenjena za spajanje deonica optikih kablova i/ili za njihovo ravanje. Namenjena je upotrebi u spoljanjoj sredini. Zadatak ove spojnice je da obezbedi hermetiku i mehaniki stabilnu sredinu za ogoljena optika vlakna i njihove spojeve. Ovakva spojnica je otporna na uticaje spoljanje sredine: UV zraci, voda, umereno agresivne hemikalije (hemikalije koje ne mogu rastvoriti PE, ali utiu na druge materijale) i slino.

Konstrukcija optike spojnice za spoljanju instalaciju

Optika spojnica se sastoji iz vie elemenata: metalnog kuita, optikih modula i plastinog oklopa. Metalno kuite obezbeuje privrivanje spoljnih elemenata optikog kabla i mehaniku stabilnost optikih modula. Optiki modul slui za fiksiranje spojeva optikih vlakana i smetanje vika duine vlakana, uz obezbeenje bezbednog prenika savijanja optikog vlakna. Plastini oklop uz primenu zaptivnih elemenata obezbeuje kompaktnost odn. robusnost spoja optikih kablova, i obezbeuju hermetinost zaptivanja celokupne spojnice.

Nain postavljanja optike spojnice za spoljanju instalaciju

Optika spojnica za spoljanju instalaciju se postavlja u ahtovima ili u prostorijama gde se montiraju zavrne spojnice kablova na ulazima u zgrade. Optika spojnica se mora postaviti, tako da ne izaziva savijanje optikih kablova na nedozvoljeni prenik savijanja.

Optiki kablovi se pre uvoenju u spojnicu blankiraju, odnosno uklanjaju se zatitni slojevi da bi se dolo do golog vlakna. Potom se ogoljena optika vlakna uvode u optiki modul. Po izvrenom spajanju spoj i viak duine optikog vlakna smetaju se u modul, postavlja se oklop i zatvara spojnica.

Slika 6.20 Optika spojnica za spoljanju montau

Slika 6.21 Optika spojnica za spoljanju montau (nain postavljanja sekundarne zatite u spojnici za spoljanju montau)

Slika 6.22 Najee koriena optika spojnica za spoljanju montau u Jugoslaviji (RXS UCSO 4-6)

6.10 Razvoj kablovskog pribora

Kablovski pribor za optike kablove sadri veoma veliki broj komponenti koje se razlikuju u svojoj konstrukciji zavisno od proizvoaa, ali je njihova namena u osnovi ista kod svih.

Postoje namere da se usvoji jedan optiki konektor kao globalni standard, meutim grupe proizvoaa kablovskog pribora i komunikacione opreme jo uvek ne mogu da se usaglase oko toga.

Poslednjih godina postoji trend da se gabaritno smanje konektori kako bi se mogli gue pakovati na pasivnim i aktivnim komponentama, jer se poveava broj zahteva za izvoenje instalacija FTTD (vlakno do radnog stola), time i broj optikih prikljuaka u mrei.

Nekoliko svetskih proizvoaa je proizvelo svoj minijaturni optiki konektor, te su se na tritu pojavili konektori MT-RJ, Opti-Jack, LC (po ugledu na RJ-45). Ovakvi konektori spadaju u grupu SFF (Small Form Factor) konektora.

Slika 6.23 SFF konektor i adapter tipa LC

Slika 6.24 SFF konektor i adapter tipa OPTI-JACK

Slika 6.25 SFF konektor tipa MT-RJ

6.11 Seenje optikog vlakna

Uvod

U procesu merenja parametara i spajanja optikih vlakana veoma je znaajan kvalitetan presek vlakna, te je razvijen irok spektar razliitih ureaja i alata za njihovo seenje. Seka optikog vlakna (engl. Cleaver) smatra se kvalitetnim ukoliko je ugao izmeu normale na povrinu preseka i ose optikog vlakna manji od jednog stepena.

Kriterijumi za izbor sekaa su:

Ugao seenja, i

Ponovljivost kvalitenog preseka.

Defekti preseka optikog vlakna

Standard za kontrolu kraja odseenog optikog vlakna interferometrijskom metodom, definie najee defekte preseka na sledei nain:

"jeziak" (engl. Lip) - otro ispupenje na ivici preseka optikog vlakna;

"zalomljenje" (engl. Roll-off) - nedostatak dela ivice preseka optikog vlakna, komplement defekta tipa "jeziak";

"krhotina" (engl. Chip) - lokalno nazubljen deo ivice preseka optikog vlakna;

"nazubljen vrh" (engl. Hackle) - izraeno nazubljena ivica po celom obimu optikog vlakna;

"iskrzan vrh" (engl. Mist) - blago nazubljena ivica po celom obimu optikog vlakna, blai oblik defekta tipa "nazubljen vrh";

"povrinska spirala" (engl. Spiral-step) - pojava naglih promena u topologiji povrine preseka optikog vlakna i

"zasek" (engl. Indent) - pukotina na spoljanjem obimu vlakna od koje se iri lom u strukturi optikog vlakna.Preseci optikih vlakana sa defektom tipa "jeziak" veoma su nepovoljni za proces spajanja, jer spreavaju pribliavanje krajeva optikih vlakana. Preseci monomodnih optikih vlakana mnogo su kritiniji za proces spajanja od preseka multimodnih optikih vlakana. Prilikom spajanja mogu sa tolerisati neki defekti, kao to su na primer defekti tipa "zalomljenje" ili "krhotina".

U procesu merenja optika vlakna se posle seenja ne proveravaju vizuelno, te postojanje nekog od defekata, moe dovesti do loe ponovljivosti merenja. Greka u merenju se moe pripisati loem kvalitetu vlakna ili looj imisiji svetlosti u vlakno zbog defekta seenja. Pri merenju slabljenja u optikom vlaknu veoma je vaan presek na kraju bliem ureaju, zbog koliine ubaene snage u optiko vlakno, dok kvalitet preseka na daljem kraju moe uticati samo na tanost odreivanja duine optikog vlakna.

Slika 6.7.1. Defekt tipa "jeziak"

Slika 6.7.2. Defekt tipa "zalomljenje"

Slika 6.7.3. Defekt tipa "krhotina"

Slika 6.7.4. Defekt tipa "nazubljen vrh"

Slika 6.7.5. Defekt tipa "iskrzan vrh"

Slika 6.7.6. Defekt tipa "povrinska spirala"

Slika 6.7.7. Defekt tipa "zasek"

Tipovi sekaa optikog vlakna

Veina sekaa optikog vlakna koristi zasecanje i prelamanje, odnosno delovanja sile na optiko vlakno. Najjednostavniji alat je seka od keramike ili tungsten-karbida. Ovim sekaem najpre se napravi zarez na povrini optikog vlakna, a zatim se ono "prelomi". Optiko vlakno se lomi na mestu zareza. Dubina i ugao zasecanja, kao i sila kojom se deluje, menjaju se sa svakim seenjem, pa se tako menja i kvalitet seenja vlakna.

U literaturi se tvrdi da se u optikom vlaknu, homogene strukture, posle nainjenog zareza po omotau i delovanju radijalne sile u okolini zareza, pukotina iri pratei kristalnu strukturu stakla. Obzirom na pravilan oblik kristalne strukture, preseci su ravni i pravilno. Ovo svojstvo stakla je korieno u svim tipovima sekaa.

Razvijeniji sekai zasecanje optikog vlakna vre guranjem seice od tungsten karbida ili vetakog dijamanta na vlakno, koje je oslonjeno na podmeta. Dok se vri seenje optikog vlakna, istovremeno se deluje silom na njega. Postoje varijacije ove metode u pogledu pravca delovanja sile na vlakno koje se see. Neki sekai deluju aksijalnom silom, dok drugi deluju radijalnom, to dovodi do "lomljenja" vlakna. Promenljiva dubina zareza, brzina i nain irenja loma stakla optikog vlakna izaziva razliit kvalitet preseka, pa je vetina operatera bitan faktor koji utie na kvalitet preseka.

Neki sekai zasecaju optiko vlakno po obimu, te se delovanjem silom otkida viak vlakna. Takav nain seenja moe dati dobre uglove seenja, ali moe uzrokovati i nastajanje loe povrine na preseku, loije nego kod jednostavnijih metoda seenja. Jedna od varijacija ove metode je pomeranje podmetaa prema vlaknu, umesto pomeranja "eljusti" koja dri vlakno, kako bi se dobio presek.

Kod sekaa ija tehnika presecanja zahteva postojanje podmetaa, zbog povratnog udarnog talasa mogu se dobiti nekvalitetni preseci. Tehnike koje nemaju potrebe za podmetaem imaju dodatnu pogodnost jer se preseci optikog vlakna ne kontaminiraju neistoama sa podmetaa. Pored toga, ove metode se ne zasnivaju na "lomljenju" vlakna, te ne prouzrukuju defekte tipa "jeziak" i "zalomljenje".

Elektronski seka koji se koristi za presecanje polarizovanih optikih vlakana koristi naprednije principe za postizanje preseka visokog kvaliteta. Optiko vlakno pridrava se "eljustima", na koja se deluje malom torzionom silom, ali i aksijalnom silom (unapred programiranom). Dijamantsko seivo, montirano na priguujui leaj, vibrira ultrasoninom kontrolisanom brzinom presecajui optiko vlakno. Poluga kojom se zapoinje procedura presecanja odvojena je od mehanizma seenja, te je uticaj operatera na proces seenja zanemarljiv. Ovakav seka pravi preseke sa uglom manjim od jednog stepena i bez defekata tipa "jeziak", "zalomljenje", "nazubljen vrh", "iskrzan vrh" i "povrinska spirala".

Polarizovana optika vlakna mogu imati neobine putanje lomljenja, koje su stalno prisutne u vlaknu i mogu dovesti do nekontrolisanog irenja pukotine u staklu prilikom seenja, odnosno do defekta tipa "nazubljen vrh".

Lo presek obino podrazumeva lo spoj sa poveanim slabljenjem, ime se poveava i slabljenje cele trase. Ponovljivost rezultata merenja je slaba, te se opravdano dovodi u pitanje verodostojnost oitanih vrednosti.

Faktori kvalitetnog preseka

Pored sekaa dobrog kvaliteta za postizanje kvalitetnog preseka potrebni su dodatni uslovi:

kompletno uklanjanje primarne zatite optikog vlakna (neke vrste primarne zatite mogu se ukloniti mehanikim, a druge hemijskim putem);

dobro oieno vlakno posle skidanja primarne zatite i dobro oien seka (seivo, eljusti, podmeta i ostali delovi koji dolaze u dodir sa vlaknom) omoguuju pravilno seenje i dobijanje kvalitetnog preseka takoe treba voditi rauna da se V urezi oiste od komadia stakla i primarne zatite, kako bi se izbeglo njihovo trajno oteenje;

ukoliko seka deluje promenljivom silom na vlakno, potrebno je ustaliti odgovarajui nain pridravanja vlakna kako bi preseci bili ponovljivi (prevelika sila izaziva pojavu defekta tipa "nazubljena ivica", dok se smanjenjem sile moe postii presek zadovoljavajueg kvaliteta);

kod sekaa iji su uglovi seenja uvek vei od dozvoljenih, obino se radi o delovanju torzionih sila na vlakno ili loe oien seka i

kod sekaa koji nakon velikog broja dobrih preseka ponu da prave loe preseke, eventualni uzrok greke je oteenje seiva tokom vremena kod nekih sekaa dozvoljeno je pomeranje seiva, tako da se povrina za seenje moe obnoviti, a da se pritom ne zameni kompletno seivo.

U svetu postoji veliki broj proizvoaa sekaa za optika vlakna, koji imaju vie razliitih tipova sekaa u svojoj ponudi. Pri izboru sekaa bitno je rukovoditi se njegovim karakteristikama i primenjivou, jer je cena ovakve opreme visoka. Dobar izbor sekaa moe utedeti mnogo vremena i truda pri radu na terenu.

6.12 Spajanje optikih vlakana

Uvod

Kada je potrebno postii velike duine komunikacionih linija pristupa se spajanju optikih vlakana. Njihovi spojevi mogu biti razdvojivi i nerazdvojivi.Postoje tri metode za meusobno spajanje optikih vlakana:

spajanje pomou mehanikih spojeva (razdvojivi spojevi),

metoda zatapanja u elektrinom luku (nerazdvojivi spojevi)

spajanje pomou optikih konektora (razdvojivi spojevi obrazloeni u poglavlju o kablovskom priboru).

Mehaniko spajanje optikih vlakana

Kod mehanikog spajanja, dva ogoljena optika vlakna (vlakna bez primarne zatite) sa ravno odseenim krajevima, sueljavaju se u cevicama mehanikih spojeva. Mehanike spojeve ne treba meati sa optikim modulima spojnica za spoljanju instalaciju. Mehaniki spojevi sa ogoljenim vlaknima se smetaju u optike module, a moduli se smetaju u zatitni omota spojnice za spoljanju instalaciju.

Pretpostavljajui perfektno sueljavanje, na svakom kraju dolazi do Frenelove refleksije (4%), to je jednako gubitku od 0,35 dB po "spoj"-u.

Da bi se smanjili gubici na spoju, mogu se koristiti materijali u obliku gela koji imaju indeks prelamanja slian kao omota u optikom vlaknu, ime se smanjuje rasipanje svetlosti. Kod pojedinih tipova mehanikih spojeva voice za vlakna se mogu rasklopiti radi ienja i ponovnog nanoenja gel-a.

Mehaniki spojevi koji ne koriste cevice ispunjene gelom, imaju V-urez za centriranje sueljavajuih optikih vlakana. Na optiko vlakno u tako obrazovanoj upljini deluje mali pritisak, da bi se ono uljebilo i centriralo.

Spoj optikih vlakana zajedno sa delom primarne zatite, odn. prijanjajuom strukturom, moe se postaviti u dodatni mehaniki deo, za fiksiranje, koji prua mehaniku stabilnost spoja u spojki.

Slabljenje koje se unosi mehanikim spojevima, prema podacima proizvoaa, iznosi: 0,2 dB za multimodna, i 0,3 dB za monomodna optika vlakna. Minimalna vrednost unetog slabljenja mehanikim spojem je 0,15dB, prema katalokim vrednostima proizvoaa.

Ovakav nain spajanja optikih vlakana je veoma koristan na relacijama gde nije kritino slabljenje, ali je bitno brzo izvriti spajanje, posebno na nepristupanim lokacijama.

Slika 6.26 Izgled mehanike spojke

Slika 6.27 Stvaranje mehanikog spoja

Spajanje optikih vlakana metodom zatapanja u elektrinom lukuKod spajanja zatapanjem u elektrinom luku, dva ogoljena optika vlakna (vlakna bez primarne zatite), sa ravno odseenim krajevima sueljavaju se u spajau (engl. Splicer), gde se stapaju i obrazuju homogeno mesto spoja dva vlakna. Ovo se postie kontrolisanim procesom grejanja vrhova dva optika vlakna koja su prethodno bila precizno sueljena. Ceo postupak se kontrolie vizuelno.

Spajanje se izvodi tako to elektrini luk otopi staklo na krajevima optikih vlakana koja se priblie i dodirnu. Po prestanku delovanja elektrinog luka staklo na spoju ovrsne i zadrava osobine optikog vlakna. Time se kompletno eliminie Frenelova refleksija, pa i slabljenje od 0,35 dB. Smanjeno slabljenje predstavlja najveu prednost nad mehanikim spojevima. Slabljenje na spoju dva monomodna optika vlakna koje moe da se postigne je ispod 0,03 dB, prema rezultatima merenja OTDR-om.

Slika 6.28 Poloaj optikih vlakana i nain podeavanja osa prilikom spajanja metodom zatapanja u elektrinom luku

Zaostalo slabljenje spoja uglavnom zavisi od:

stepena ouvanosti poetnog preciznog sueljavanja vlakana, tokom procesa zatapanja u elektrinom luku,

uniformnosti materijala SiO2 u okolini spoja, i

odsustva deformiteta kao to su: vazduni mehuri ili prljavtina u oblasti zatapanja (prljavtina u oblasti spoja onemoguava pravilno definisanje slabljenja spoja).

Prilikom spajanja optikih vlakana neophodno je da su njihove ose kolinearne. Podeavanje kolinearnosti osa se moe vriti po tri ose i na tri naina (LID-Local Injection and Detection, L-PAS Lens-Profile Alignment Systems i CDS Core Detection System).

Vlakna se mogu podeavati dok se podese njihova jezgra ili spoljanje ivice. Monomodna optika vlakna se podeavaju prema jezgrima, dok se multimodna optika vlakna podeavaju prema spoljnim ivicama. U sluaju da se razlikuju spoljne dimenzije optikih vlakana, podeavanje se vri tako da se povrine preseka dovode u koncentrian poloaj.

Po zavretku spajanja optikih vlakana metodom zatapanja u elektrinom luku, neophodno je zatititi gola optika vlakna i mesto spoja. To se moe postii smetanjem u zatitnu ploicu, termoskupljajuim buirom, mehanikim buirom itd.

Slika 6.29 Splicer

Faktori za postizanje malog slabljenja na spoju

Optiko vlakno, multimodno ili monomodno, proizvodi se u uslovima tzv. "iste sobe" izvlaenjem iz pretformi. Ovi uslovi su bitni kako bi se dobila optika vlakna odreenih svojstava (slabljenje, disperzija, odnos geometrijskih veliina jezgra i omotaa, i indeks prelamanja). Veoma je bitno da se istoa u to veoj meri ouva tokom svih operacija sa optikim vlaknom, u procesu pripremanja, ogoljavanja, seenja i spajanja.

Bez obzira na model splicer-a, u osnovi postoji pet kljunih elementa za konzistentno postizanje spojeva dobrog kvaliteta. Neki od tih elemenata su pod kontrolom operatera, dok drugi zavise od konstrukcije spajaa.

Ispravni parametri zatapanja

Parametri zatapanja definiu optimalne uslove grejanja vlakana koja se spajaju i pomeranja vlakana u toku spajanja. Oni mogu imati razliite vrednosti za pojedine tipove vlakana, kao i za isti tip vlakna od razliitih proizvoaa. Obino se u priruniku ureaja mogu pronai vrednosti parametara za pojedine tipove vlakana, kao i za vlakna pojedinih proizvoaa. Jednom postavljene vrednosti parametra se obino ne menjaju, osim u sluaju da na spajanje utiu neki drugi faktori. Ovaj faktor dobrog spajanja je pod kontrolom operatera.

istoa elektroda

Ukoliko su parametri grejanja vlakana ispravno odabrani,do izraaja dolazi stabilnost elektrinog luka. Zaprljane i dotrajale elektrode mogu uzrokovati "prskanje" i promenu u intenzitetu elektrinog luka, to izaziva temperaturne varijacije i naruava preciznost procesa grejanja vlakana, odnosno njihovog spajanja. Dodatni problem neistih elektroda su isparive neistoe koje se mogu ugraditi u kristalnu strukturu stakla, i time poveati slabljenje spoja ili ak u potpunosti onemoguiti prolaz optikog signala. istoa elektroda je, kao faktor za postizanje malog slabljenja na spoju, pod potpunom kontrolom operatera.

istoa optikog vlakna

Nepravilno oiena optika vlakna imaju na svojoj povrini zaostatke primarne zatite ili neku drugu neistou (praina iz vazduha, neistoa sa ruku i sl.). Ove neistoe mogu se u toku spajanja u elektrinom luku, u toku sagorevanja, kao novo hemijsko jedinjenje (najee gasovi), ugraditi u staklo na spoju optikih vlakana. Nekada je ovakva greka spoja vidljiva pod mikroskopom. Uoavanje neistoa zavisi od uveanja mikroskopa splicer-a. Uveanja od 50x ili 60x ne obezbeuje uoavanje svih neistoa, te je potrebno koristiti uveanje 100x. Pomenuti faktor dobrog spajanja je pod kontrolom operatera.

Kvalitet seenja optikog vlakna

Kvalitetno seenje optikog vlakna obrazuje pravilan, ravan presek, bez defekata, to omoguuje potpuno naleganje krajeva optikih vlakana u toku spajanja. U tim situacijama je zagrevanje ravnomerno te i kvalitet postignutog spoja moe biti zadovoljavajui. Prevelika odstupanja uglova seenja od pravog ugla mogu izazvati poveano slabljenje spoja, jer uzrokuju nepotpuno i nepravilno naleganje krajeva vlakana tokom procesa zatapanja, i onemoguuju njihovo pribliavanje.

Postoje, meutim, i splicer-i koji su u mogunosti da kod multimodnih vlakana kompenzuju neto vea odstupanja u uglovima seenja (do 2,5), kao i loe pozicioniranje vlakna u vodiu, minimizujui na taj nain potrebu za ponavljanjem pripreme vlakana za spajanje. Kod ovih splicer-a, najpre se krajevi optikih vlakana zaobljuju, a tek onda se pristupa zatapanju. Time se, ujedno, smanjuje rizik od naduvavanja stakla na mestu spoja i stvaranja gasnih mehuria koji bi izazvali poveano slabljenje. Ovakvi splicer-i generiu tipino slabljenje spoja od 0,02 0,03 dB za monomodna, odnosno ispod 0,01 dB za multimodna vlakna.Ovaj element direktno je zavisan od operatera, ali je bitno da i alat za seenje obezbeuje stalan i dobar kvalitet preseka. Uoavanje loeg preseka optikog vlakna takoe zavisi i od uveanja mikroskopa spajaa. Uveanja od 50x ili 60x ne obezbeuje da se uoi svaki nepravilan presek, kao ni pojedini tipovi defekta na preseku. Uveanje od 100x moe kod splicer-a koji prikazuju vlakna u dve projekcije da ukae na defekt preseka. I pored uveanja lo presek se ne moe uvek uoiti kod spajaa koji prikazuju vlakna u samo jednoj projekciji.

Slika 6.30 No za seenje optikih vlakana

Slika 6.31 Izgled nekvalitetnog i zaprljanog vrha vlakna

Precizno sueljavanje optikih vlakana

Precizno sueljavanje jezgara optikih vlakana neophodno je pri realizaciji spojeva sa malim slabljenjem. Pre zatapanja pozicioniraju se jezgra vlakana i bitno je da njihovi poloaji ostanu ouvani tokom spajanja. Ovo je veoma bitan element te se podeavanje osa vlakana po sve tri prostorne ose vri pomou mikroprocesorski navoenih mikropozicionera.

Parametar podeenosti zavisi iskljuivo od tipa spajaa. Neki od njih imaju mogunost podeavanja po tri prostorne ose, dok drugi predpostavljajui injenicu da su vlakna ista i da imaju koncentrina jezgra imaju mogunost podeavanja samo po jednoj, aksijalnoj, osi. Ovi drugi u sluaju zaostale neistoe u V-urezu ili nedovoljno istog vlakna, ne omoguuju kolinearno podeavanje osa vlakana. U pomenutom sluaju moe doi do nekvalitetnog spoja, a da operater ne moe kontrolisati ovakav proces spojenja.

Slika 6.32 Izgled podeenosti ekscentrinog jezgra

Slika 6.33 Pravilno i nepravilno postavljeno vlakno u V-urez

Pomerenost osa vlakana pri spajanju moe dovesti do velikog slabljenja, zavisno od tipa vlakana koja se spajaju. Pomerenost osa za 1 mikron kod optikih vlakana istog tipa i od istog proizvoaa moe dovesti do slabljenja od:

0,09 dB na vlaknu ija je dimezija jezgra 62,5 mikrona (multimodno vlakno),

0,11 dB na vlaknu ija je dimezija jezgra 50 mikrona (multimodno vlakno), i

0,66 dB na vlaknu ija je dimezija jezgra 9 mikrona (monomodno vlakno).

Slika 6.34 Slabljenje spoja u funkciji razdeenosti osa optikih vlakana

Spajanje optikih vlakana je veoma esta operacija u optikim mreama te treba posebnu panju obratiti na obezbeenje uslova za to manje slabljenje spoja.

U TOKU SPAJANJA

PRE SPAJANJA

NAKON SPAJANJA

koncentrino vlakno

vlakno sa eksentrinim jezgrom

dobra pozicija

vlakna

u V-urezu

loa pozicija vlakna u

V-urezu uzrokovana prisustvom neistoa

( Centar za telekomunikacije, Fakultet tehnikih nauka 6-1