فیوژن فیبر نوری

به فرایند متصل کردن تار های فیبر نوری فیوژن فیبر نوری یا جوش فیبر نوری می‌گویند. در واقع تولید کنندگان کابل های فیبر نوری، این کابل ها را در اندازه های مشخص و محدودی تولید می کنند به همین علت در زمان نیاز به طول بیشتر، مجبور به اتصال چند کابل فیبر نوری به هم تا رسیدن به طول مورد نظر می باشیم که به این عمل فیوژن فیبر نوری می گویند.

که این اتصال بیشتر در ورودی ساختمان، محفظه های کابل کشی، نقاط مبدا و مقصد، کوپلر و هر نقطه واسطه بین فرستنده و گیرنده صورت می گیرد. همچنین در زمان قطع شدن قسمتی از کابل به دلایل مختلف نظیر حفاری نیاز به اتصال محل قطع شدگی کابل می باشد. که به این عملیات اصطلاحا مفصل بندی فیبر نوری اطلاق می‌شود.

اتصال کابل فیبر نوری نیازمند تنظیم دقیق جهت جفت شدن هسته کابل ها یا نقاط درون کابل فیبر نوری می باشد به طوری که تقریبا تمام نور از یک کابل فیبر نوری، به کابل متصل شده به آن وارد شود. این عملیات توسط دستگاهی به نام دستگاه فیوژن فیبر نوری یا فیوژن اسپلایسر انجام می‌گیرد.

دستگاه فیوژن فیبر نوری چیست؟

دستگاه فیوژن فیبر نوری، وسیله‌ای است که دو فیبر نوری را با ایجاد دمای بالا (حدوداً ۱۸۰۰ درجه سانتی گراد) به همدیگر جوش می‌دهد و این دما به وسیله آرک الکتریکی ایجاد می‌شود؛ بنابراین با این کار سیگنال‌های نوری با حداقل افت از یک فیبرنوری به فیبر نوری منتقل می‌شود.

با استفاده از جوش فیوژن، اتصال دائمی برقرار می شود به طوری که سیگنال های نور می توانند از یک فیبر به دیگری، با تلفات بسیار کمی در لینک انتقال یابند. منبع حرارت یک متصل کننده فیوژن می تواند یک لیزر، شعله گاز، یک رشته تنگستن یا یک قوس الکتریکی باشد. در حال حاضر محبوب ترین و پرکاربردترین نوع منبع حرارتی، قوس الکتریکی می باشد.

امروزه با توجه به سیستم تراز کردن متفاوت تارها به هنگام اتصال فیوژن دو نوع دستگاه فیوژن وجود دارد. یکی از آن ها با تراز کردن غلاف (Cladding) و دیگری با تراز کردن کردن هسته (Core) عملیات فیوژن را انجام می دهد. اگر شما تفاوت بین این دو نوع دستگاه فیوژن را بدانید، پیدا کردن یک دستگاه فیوژن، مشکل نخواهد بود.

دستگاه فیوژن مبتنی بر تراز کردن برحسب هسته

در حال حاضر تراز کردن بر حسب هسته پرکاربردترین فناوری برای جوش فیوژن است. دستگاه فیوژن با استفاده از ترکیب تصویر و سیستم تشخیص نور می تواند هسته تارهای فیبر نوری را به منظور اندازه گیری و نمایش موقعیت هسته مشاهده کند. تارهای نوری در شیار V شکل قرار می گیرد و در سه بعد X افقی، Y عمودی و Z خارج/داخل تراز می شود. این نوع دستگاه فیوژن برای انواع تارهای فیبر نوری، مانند سینگل مود یا مالتی مود سازگار بوده و برای جوش تارهای بد و قدیمی با تارهای جدید و خوب، مناسب می باشد.این دستگاه، تا حدی گران بوده اما ترازبندی آن دارای دقت بالایی است.

دستگاه فیوژن مبتنی بر تراز کردن برحسب غلاف (Cladding)

تراز کردن برحسب غلاف نیز تراز پسیو یا شیار نوع V و ثابت نامیده می شود. این نوع از دستگاه فیوژن متکی به شیوه تراز نمودن فیبر بر شیار V شکل است که سطح بیرونی یا غلاف فیبر را در نظر می گیرد. هسته فیبر ازداخل و از سمت خارج قابل تنظیم است. این نوع از دستگاه فیوژن فقط برای فیبر مالتی مود و فیبر سینگل مود با کیفیت بالا مناسب است. دستگاه فیوژن مبتنی بر تراز کردن برحسب غلاف (Cladding) هزینه پایین تر و هم ترازی سریعتر دارد اما تقاضا برای کیفیت بالاتر فیبر روز به روز بیشتر می شود و این نوع فیوژن تلفات بیشتری دارا می باشد.

دستگاه فیوژن فیبر نوری چگونه کار می‌کند؟

قبل از آنکه فیبر‌های نوری به یکدیگر جوش داده شوند، باید با دقت از روکش پلیمری و لایه‌ی خارجی خودشان جدا و به خوبی تمیز شوند. هم چنین لبه‌های انتهایی آن‌ها نیز باید به شکل کاملاً عمودی بریده (cleave) شوند تا هیچ گونه لبه‌ای نداشته باشند. بعد از آنکه تمامی این مراحل کامل گردید، هر یک از فیبر‌ها داخل محفظه نگهدارنده دستگاه قرار داده می‌شود.

از این نقطه به بعد، دستگاه فیوژن تمامی فرآیند‌های باقی مانده را که شامل سه مرحله می‌باشد خودش انجام می‌دهد:

مراحل جوش فیوژن

مرحله همترازی :

دستگاه فیوژن با استفاده از موتور‌های کوچک و بسیار دقیق، تنظیمات لازم برای قرار گرفتن فیبر‌ها در جای مناسب را انجام می‌دهد که این امر باعث می‌شود عمل جوش فیوژنی تا جایی که امکان دارد بدون نقص انجام شود.

در حین فرآیند همترازی، تکنسین فیبر نوری قادر خواهد بود که با استفاده از تصاویر بزرگنمایی شده که توسط پاور متر نوری و یا دوربین فیلم برداری مهیا شده است، فرآیند همترازی فیبر را مشاهده کند.

سوزاندن آلودگی :

از آنجاییکه کوچکترین نشانه‌ای از گرد و خاک و آلودگی می‌تواند کیفیت جوش و در نتیجه کیفیت انتقال سیگنال نوری را تحت الشعاع قرار دهد در نتیجه از تمیز بودن فیبر نوری کاملاً مطمئن شوید. هر چند تمیز کردن فیبر نوری دستی انجام می‌شود، اما بیشتر دستگاه‌های فیوژن در اقدامی پیشگیرانه، یک مرحله تمیزکاری را وارد فرآیند می‌کنند.

در این مرحله دستگاه‌های فیوژن، قبل از عمل جوش، جرقه‌ی کوچکی را بین دو فیبر به وجود می‌آورند تا آلودگی و یا رطوبت باقی مانده را از بین ببرد.

جوش :   

پس از آنکه کابل‌های فیبر نوری به درستی در جایشان قرار گرفتند و هر گونه رطوبت و یا گرد و خاک سوزانده شد، وقت آن می‌رسد تا فیبر‌ها به یکدیگر جوش داده شود و برای همیشه به همدیگر متصل باشند. دستگاه فیوژن با ایجاد جرقه‌ای دو سر کابل‌های فیبر نوری را ذوب می‌کند، اما این ذوب شدن به گونه‌ای است که روکش و هسته فیبر نوری با یکدیگر ادغام نمی‌شوند (جدا نگه داشتن روکش و هسته کابل فیبر نوری در هنگام جوش بسیار مهم است و هر چه این امر بهتر انجام شود کیفیت جوش بالاتر خواهد بود و قاعدتاً افت سیگنال را به حداقل می‌رساند).

سپس سر‌های ذوب شده فیبر‌ها به یکدیگر متصل می‌شود و جوش نهایی را شکل می‌دهد. پس از این مرحله آزمایش‌های افت جوش انجام می‌شود که معمولاً افتی در حدود ۰٫۱dB یا کمتر عادی می‌باشد.

افت فیوژن فیبر نوری به چه عواملی بستگی دارد؟

افت فیوژن فیبر نوری به طور مستقیم با تنظیمات دستگاه و اپراتور بستگی دارد همچنین استفاده از ابزار های صحیح در انجام فیوژن مانند استیریپر Stripper و کاتر یا کلیور Cleaver به طور دقیق در مورد کابل های نوری دقت فیوژن را بالا می برد کلیور ها نیز که از ابزار های مورد نیاز برای آماده سازی تارها برای فیوژن می باشند ومی بایستی دارای تیغه و ابزار برش قوی باشند تا فیبر ها رابا بالاترین دقت برش دهند و عمل فیوژن را دقت بیشتر و سرعت بالاتری بخشند.

هنگام جوش دادن فیبر عواملی باعث ایجاد تلفات در جوش می شوند این عوامل را ما به سه قسمت تقسیم کرده ایم:

  • یکی تلفات جوش، چون بعد از جرقه الکتریکی ابتدا دو فیبر فشرده شده و سپس کشیده می شوند این فشار و کشش باید تنظیم شده و دقیق باشد ، در غیر اینصورت باعث تلفات می‌گردد یعنی عملکرد دستگاه باید درست باشد.
  • وقتی شکاف عددی دو فیبر متفاوت است تلفاتی به جوش تحمیل می شود، برای کاهش یا حذف این تلفات دو فیبر همسان بایستی استفاده شوند.
  • سومین دسته عوامل عوامل خارجی هستند مانند همراستا نبودن دو فیبر بطوریکه هسته ها ممکن روبروی یکدیگر قرار نگیرند یا دو فیبر با زاویه بهم متصل شوند. جزئییات عوامل موثر بر فیوژن فیبرنوری در شکل زیر نشان داده شده است.

نا همراستایی می تواند در سه جهت رخ دهد :

  • فاصله بین دو فیبر (ناهمراستایی طولی )
  • جابجایی در راستای عمودبر محورهای دوفیبر (ناهمراستایی محوری)
  • زاویه بین محورهای مغزی در ( فیبرناهمراستایی زاویه ای)

ویژگی های جوش فیبر نوری در قیاس با سایر روش های اتصال:

  • کمترین میزان افت سیگنال ( به دلیل عدم وجود هیچ شکافی در نقطه اتصال)
  • کمترین میزان برگشت پذیری سیگنال ( به دلیل عدم وجود هیچ شکافی در نقطه اتصال)
  • ثابت بودن اتصال : در روش Termination میتوان با جابجایی پچ کورد چیدمان اتصالات را تغییر داد اما در روش فیوژن Core To Core این امکان وجود ندارد.
  • نیاز به مفصل فیبر نوری
  • مناسب جهت شبکه های انتقال تصویر و شبکه هایی که درآن از کابل سینگل مد استفاده می شود. به این علت که در این شبکه‌ها پایین بودن میزان افت سیگنال و برگشت پذیری از اهمیت بالایی برخوردار است.

مقایسه فیوژن فیبر نوری و اتصال مکانیکی

امروزه برای اتصال دو فیبر نوری به یکدیگر بیشتر از شیوه فیوژن استفاده می گردد. این شیوه نسبت به شیوه مکانیکی بسیار دقیق تر عمل می کند و میزان تلفات عبوری آن بسیار کمتر از شیوه مکانیکی است. برای انجام اتصال مکانیکی برای هر بار اتصال باید از تجهیزاتی استفاده کنید. درست است که هزینه این تجهیزات نسبت به دستگاه فیوژن بسیار کمتر است اما به دلیل اینکه در فیوژن فیبر نوری تنها یکبار هزینه دستگاه را می دهید در طولانی مدت حتی از نظر هزینه نیز فیوژن بسیار مقرون به صرفه تر از اتصال مکانیکی است.

چه عواملی باعث جوش نخوردن یا رد جوش در فیوژن فیبرنوری می‌شود؟

  • در یک راستا نبودن فیبرها
  • باریک شدن در محل جوش
  • برآمدگی یا شکم محل جوش
  • توپی شدن محل جوش

نتیجه

انتخاب یک دستگاه فیوژن مناسب برای فرآیند اسپلایسینگ سودمند و مفید می باشد. شما می توانید با در نظر گرفتن نیازها و هزینه مقرون به صرفه، دستگاه فیوژن مناسب را پیدا کنید. دستگاه فیوژن مبتنی بر تراز کردن برحسب هسته از دستگاه فیوژن مبتنی بر تراز کردن برحسب غلاف (Cladding) گران تر و دقیق تر است. لطفا دستگاه فیوژن ایده آل خود را عاقلانه انتخاب کنید و فراموش نکنید که به دنبال بهترین دستگاه طبق پروژه و کاربرد خود باشید.