POLITECHNIKA LUBELSKA

WYDZIAŁ ELEKTRYCZNY

ELEMENTY OPTOELEKTRONIKI

Polskie normy dotyczące stałych i rozłączalnych połączeń optycznych

Wykonał data wykonania:

Szyszkiewicz Andrzej 20.05.1998

Spis treści.

1. Wstęp.

1. Podstawowe określenia.

1. Podział złącz światłowodowych

3.1Złącza nierozłączalne spajane

3.2 Złącza rozłączalne

1. Wstęp.

Technika światłowodowa to w szczególności elementy techniki telekomunikacyjnej. Z tego względu większość przepisów normalizacyjnych związanych jest z telekomunikacją. Przepisy normalizacyjne nie są związane tylko z samymi światłowodami ale i z innymi elementami służącymi do sprzęgania oraz łączenia światłowodów. Łączenie ze sobą włókien światłowodowych jest wymagane z wielu powodów .Jednym z nich jest konieczność budowy linii transmisyjnej dalekiego zasięgu , złożonej z odcinków tzw. fabrykacyjnych, których długości nie przekraczają 2 km. Również podczas układania kabli ,zwłaszcza w kanalizacji kablowej ,łatwiej jest operować krótkimi odcinkami, które po wciągnięciu do rur łączy się.

Przyczyną znormalizowania parametrów jest chęć utrzymania jednakowych jakości usług telekomunikacyjnych w danym kraju a także utrzymanie wysokiej jakości usług w połączeniach międzynarodowych.

Ponieważ w Polsce głównie Telekomunikacja Polska S.A wykorzystuje linie światłowodowe dlatego więc jej normy zakładowe są najbardziej rozpowszechnione w naszym kraju. Normy zakładowe ZN-95/TPS.A.-006 i ZN-95/TPS.A.-007 przedstawiają szczegółowe przepisy dotyczące złączek światłowodowych

Przedmiotem norm są między innymi:

- podstawowe określenia stosowane w technice światłowodowej

- podział złączek światłowodowych

- wymagania stawiane, złączkom światłowodowym

Zakres stosowania normy

-Postanowienia normy powinny być stosowane przy badaniach typu ,doborze wyposażenia dla przełącznic światłowodowych oraz przy projektowaniu , budowie i odbiorze zakończeń linii optotelekomunikacyjnych.

2 Podstawowe określenia

Normy zakładowe Telekomunikacji Polskiej S.A. ( ZN-95 TP S.A.-006/T, ZN-95 TP S.A.-007/T) m.in. definiują podstawowe określenia dotyczące elementów złączek światłowodowych takie jak:

złącze światłowodowe stałe- trwałe połączenie światłowodów wykonane metodą spajania w łuku elektrycznym lub z użyciem łącznika światłowodów

złącze światłowodowe rozłączalne- połączenie światłowodów z zastosowaniem złączki światłowodowej rozłączalne.

złączka światłowodowa- element osprzętu służący do rozłączalnego połączenia światłowodów składających się z dwóch wtyków (półzłączek) i tulejki złączowej centrującej (coupler)

półzłączka- część wtykowa złączki światłowodowej stanowiąca zakończenie kabla stacyjnego (pigtalia)

tulejka centrująca(coupler)- część środkowa złącza światłowodowego służąca do centralnego połączenia dwóch światłowodów.

Reflektancja złącza światłowodowego- tłumienność odbiciowa złącza wyrażająca się logarytmiczną miarą ilorazu mocy światła wysłanego z lasera i mocy odbitej od niejednorodności optycznej wywołanej przez złącze światłowodowe.

3.Podział złączek światłowodowych

Złączki światłowodowe możemy podzielić na :

-złącza stałe , powstałe przez spawanie lub klejenie końcówek światłowodu; światłowodów w takich złączach nie można rozdzielić bez zniszczenia struktury złącza,

-złącza rozłączalne ,powstałe przez zbliżenie końcówek światłowodu i odpowiednie ich pozycjonowanie za pomocą układu mechanicznego(obudowy)

Najczęściej stosowanymi stałymi są złącza spawane , dzięki łatwości wykonania i precyzji . Spawanie złącz odbywa się w specjalnych przyrządach

( spawarkach )

3.1Złącza nierozłączalne spajane

3.1.1Wymagania dla ZSI

Złącze światłowodowe ZSJ(złącze spajane światłowodów jednomodowych) powinno umożliwiać stałe połączenie światłowodów z sąsiednich odcinków instalacyjnych kabli światłowodowych wchodzących w skład linii optotelekomunikacyjnej, z zachowaniem jak najlepszych jednorodności linii, trwałości połączeń i niezmienności ich parametrów w długim okresie czasu (30 lat).

3.1.2Wymagania funkcjonalne

Złącze ZSI powinno umożliwiać łączenie wszystkich rodzajów światłowodów 1-modowych. Najlepsze parametry złącza spajanego uzyskuje się wtedy gdy łączone światłowody są jednego typu i pochodzą z jednej serii produkcyjnej. Złącza te należy stosować przy montażu złącz kabli światłowodowych przelotowych oraz na przełącznicach w złączach zakończonych stacyjnych.

3.1.3Parametry połączenia

Tłumienność połączeń światłowodów	0.15dB*
Reflektancja złączy	Większa od 60dB (dlaλ=1310nm,λ=1550nm)

*- Dla połączeń spajanych dopuszcza się maksymalną wartość tłumienności połączenia 0,3 dB jeśli 3 próby spajania nie pozwoliły na uzyskanie wartości 0,15 dB, przy czym uzyskiwane wyższe wartości były prawie jednakowe. Dopuszcza się na odcinku kontrolnym (15 km) nie więcej niż 2 tego typu połączenia dla każdego pod warunkiem uwzględnienia ich obecności w bilansie mocy odcinka.

Złącze stałe spawane

Złącze stałe klejone

3.2 Złącza rozłączalne

Spośród licznych technologii budowy złączy rozłączalnych dwie znalazły szerokie zastosowanie :

-stożkowe

-tulejowe

Rodzaje złącz stałych rozłączalnych:

a) pozycjonowanie tulejowe

b) pozycjonowanie stożkowe

c) pozycjonowanie soczewkowe

Obecnie technologia złącz tulejowych daje lepsze wyniki jeśli chodzi o koszt jak i o jakość. Wśród najpopularniejszym złącz tulejowych są FC,ST,SC.

Najpopularniejsze złączki z tuleją o średnicy 2,5mm

1. FC

2. ST

3. SC

Złącze FC jest łączem wkręcanym

Złącze ST jest łączem bagnetowym

Złącze SC jest łączem wtykowym o najlepszych właściwościach .Ma bardzo istotną zaletę ,gdyż umożliwia budowę złączy umożliwiającą jednoczesne połączenie wielu światłowodów. Obecnie specjalne obróbki końca światłowodu

i tulei na uzyskanie poziomu odbić do 60dB.

3.2.1 Straty mocy spowodowane łączeniem światłowodów

Główne przyczyny są głównie błędy we wzajemnym ustawieniu światłowodów i powierzchni czołowych jak przedstawiono na rys. poniżej

1. przesunięcie poprzeczne osi

2. ustawienie kątowe osi

3. przerwa między czołami

4. nierówności powierzchni włókien

3.2.2 Wymagania dla złączek światłowodowych rozłączalnych

Złączki światłowodowe powinny zapewniać łatwe i niezawodne łączenie światłowodów, przełączanie torów światłowodowych i dołączanie ich do urządzeń transmisyjnych. Nie powinny wprowadzać istotnych strat mocy w torach światłowodowych ani też reflektancji w miejscu złączy. Powinny zapewniać co najmniej 15 letnią sprawność eksploatacyjną, przy praktycznie niezmiennych parametrach połączeń.

3.2.3 Wymagania funkcjonalne

Złączki światłowodowe powinny umożliwiać zamienność i współpracę ich elementów pochodzących od różnych wytwórców dla złączek tego samego rodzaju. Powierzchnie lub elementy złączek, które decydują o jakości połączenia powinny być zabezpieczone przed kurzem i zabrudzeniem przed montażem i po zamontowaniu przełącznicy.

Tabela 1 Wymagania dla złączek rozłączalnych

Wymagania geometryczne i mechaniczne
niecentryczność	Nie większa niż 0.5μm
ustawienie światłowodu	θ<0,5°
Siła łącząca	7-12N
Wymagania transmisyjne
Tłumienność złączek	Średnia= 0.3dB*
Reflektancja	Większa od 35dB
Trwałość parametrów	Złączki powinny umożliwiać dokonanie co najmniej 1000 przełączeń przy czym wzrost ich tłumienności nie powinien przekraczać 0,2 dB.

*- największa dopuszczalna tłumienność nie powinna przekraczać 0,5 dB.

Tabela 2 Wymagania dla złączek rozłączalnych

Wymagania klimatyczne	złączki powinny być odporne na zmianę temperatury w zakresie od - 40^oC do 70 ^oC w ten sposób, że w trakcie badań złącza nie mogą zwiększyć tłumienności wnoszonej o więcej, niż 0,2 dB w stosunku do wartości mierzonej przed próbą
Odporność na wibracje	Zmiany tłumienności złączek w trakcie testu wibracyjnego nie powinny przekroczyć 0,1 dB przy : -Częstotliwość od 10 - 50 Hz. -Amplituda drgań 1,55 mm (wartość międzyszczytowa) -Czas trwania po 2 h. w trzech prostopadłych płaszczyznach
Odporność na wyrwanie kabla ze złączek	zmiana tłumienności złączek w trakcie testu na wyrwanie ≤ 0,2 dB przy następujących parametrach testu: -siła naprężenia kabla 50 N -czas działania siły 1 min.
Odporność na skręcenie kabla w złączce	Zmiana tłumienności złączek w trakcie testu na skręcenie nie powinny przekraczać 0,2 dB przy następujących parametrach testu: -10 cykli skręcenia ± 180^o -siła skręcająca 15 N w odległości 1 m od zamocowanej złączki
Odporność na uderzenia o twarde podłoże	Zmiana tłumienności złączek w trakcie testu na uderzenie nie powinny przekraczać 0,2 dB przy następujących parametrach testu: -10 upadków z wysokości 1 m
Odporność na zginanie	Zmiana tłumienności złączek w trakcie testu na zginanie nie powinny przekraczać 0,2 dB przy następujących parametrach testu: 300 cykli zginania od ± 90^o siła obciążenia kabla 5 N
Odporność na wielokrotne łączenia/rozłączenia	Tłumienność wnoszona przez złączki po wykonaniu 1000 cykli połączenie/rozłączenie nie powinna wzrosnąć o więcej niż 0,2 dB, a powtarzalność tłumienności w czasie próby wielokrotnego łączenia/rozłączenia nie powinna być gorsza niż 0,2 dB

1

---