Conexión de fibras ópticas
El uso de tecnologías de fibra óptica en redes de telecomunicaciones se está volviendo cada vez más popular debido a su alto rendimiento. El progreso tecnológico en este área conduce a precios más bajos para los equipos ópticos, lo que hace que las soluciones de fibra óptica sean más asequibles para las empresas de telecomunicaciones y los operadores de importancia local.
El cable óptico es un componente clave de las redes de fibra óptica, proporciona comunicación entre las estaciones y los equipos de abonado. Sin embargo, la fiabilidad de la línea de fibra óptica depende en gran medida de la calidad del tendido e instalación del cable. Teniendo en cuenta que el coste de los trabajos de construcción e instalación supera el coste del cable, la correcta ejecución de las operaciones de tendido es de gran importancia para garantizar la estabilidad y fiabilidad de la red.
Índice
- Primera introducción a la soldadura de fibra óptica
- Influencia del desconchado de la fibra en la calidad de la soldadura
- Proceso tecnológico de soldadura de fibras ópticas
- Soldadura de fibras ópticas
- Conclusiones
Primera introducción a la soldadura de fibra óptica
Esto pone en primer plano la cuestión de elegir tecnologías rentables y eficientes para conectar fibras ópticas y el propio cable óptico. La unión de fibras generalmente se logra utilizando conectores mecánicos como Fibrlok, CoreLink, etc., o soldadura por arco eléctrico.
El primer método se utiliza más a menudo para la restauración temporal de líneas o en casos en los que solo se requieren unas pocas conexiones. Sin embargo, este método puede conducir a pérdidas de señal significativas en la conexión (pérdida de inserción) y en la reflexión (pérdida de reflexión), especialmente en el caso de fibras de conexión de diferentes tipos. Además, para este tipo de conexión, es necesario instalar soportes de conectores especiales o casetes especializados, lo que puede ser incómodo y costoso.
La tecnología de conexión mecánica implica el uso de un conector mecánico de casco con ranuras en forma de V y una mesa de montaje para instalar fibras en el conector. Obviamente, este enfoque no es barato. Está claro que si Usted solo necesita conectar dos o cuatro fibras, no tiene sentido comprar una máquina de soldar. Sin embargo, si planea construir incluso una pequeña red de abonados, el costo de instalar fibras durante la construcción y la operación posterior generalmente será menor cuando utilice equipos de soldadura.
El método más común para unir fibras es la soldadura: esta es la forma más confiable de garantizar una pérdida y un reflejo mínimos de la luz de la unión soldada. Lo más importante es que la soldadura garantiza la estabilidad de las características mecánicas y ópticas de la unión recibida.
Influencia del desconchado de la fibra en la calidad de la soldadura
El proceso de soldadura de fibras ópticas se lleva a cabo con la ayuda de una máquina de soldadura, pero el éxito de esta operación depende no solo de la máquina. La calidad del astillado de la superficie final de la fibra óptica (FO) es de gran importancia. La calidad del astillado influye directamente en la calidad y el tiempo requerido para la soldadura, ya que muchas máquinas de soldadura evalúan automáticamente el ángulo del astillado y el estado del extremo de la fibra antes de comenzar el proceso de soldadura.
Si estos parámetros no cumplen con los requisitos, la máquina de soldadura puede rechazar la soldadura. En este caso, será necesario volver a preparar la fibra para la soldadura, lo que llevará tiempo adicional. Algunas máquinas de soldadura pueden permitir la soldadura incluso en caso de astillado defectuoso, sin embargo, esto puede afectar negativamente a la calidad recibida de la unión.
Figura 1. El efecto de la mala calidad del astillado en la soldadura (a) antes del proceso de soldadura, durante la alineación y (b) después de la soldadura. El ángulo del astilado de la fibra derecha es de aproximadamente 5°. El desplazamiento geométrico del núcleo condujo a mayores pérdidas (0.25 dB a 1550 nm).
Debido a la influencia del desconchado de la fibra en la calidad de la junta soldada, es importante utilizar astilladoras de precisión de alta calidad para estos fines. Normalmente, un astilado se obtiene aplicando una muesca a la superficie lateral de la fibra y luego añadiendo una fuerza de flexión a este lugar, lo que conduce a un astilado de la fibra.
Una característica de los astilados obtenidos cuando se utilizan cuchillas mecánicas es la traza de la muesca aplicada a la FO. Al soldar la FO, este defecto no tiene efecto y se puede descuidar. El astilado óptico sin rastro de muesca solo se puede obtener en una astilladora ultrasónica.
Figura 2. Extremo de fibra astillada
Proceso tecnológico de soldadura de fibras ópticas
Hoy en día, la unión de fibras ópticas mediante soldadura es el método más común para obtener uniones no desmontables. Este método, que se ha perfeccionado a lo largo de los años, permite conexiones de alta calidad con baja pérdida de señal (hasta 0,1 dB para diferentes modelos). Entre otras ventajas de la soldadura, se puede destacar la rapidez y eficiencia dela obtención de la conexión, su protección, altas características mecánicas y fiabilidad.
El proceso de soldadura de fibras ópticas consiste en fundir los extremos de las guías de luz de fibra colocándolos en un campo de una potente fuente de energía térmica, por ejemplo, en un campo de descarga eléctrica. Al soldar fibras ópticas en el campo de descarga eléctrica, se realizan consistentemente los siguientes pasos tecnológicos:
- colocar la funda protectora termorretráctil en una de las fibras;
- preparación de superficies terminales de fibras ópticas conectables;
- instalación de extremos preparados de fibras ópticas en las guías del sistema de la máquina de soldadura;
- alineación (en dos planos) de fibras ópticas soldadas;
- soldadura de fibras ópticas;
- evaluación preliminar de la calidad de la soldadura;
- protección del sitio de soldadura con un manguito termorretráctil.
Las máquinas modernas de soldadura de fibra óptica se pueden dividir de acuerdo con varios criterios: por el método de ajuste de los extremos de las fibras (de acuerdo con sus dimensiones geométricas o pérdidas en la potencia de la señal luminosa en el sitio de soldadura); por el número de fibras ópticas que se pueden soldar simultáneamente (simples y multifibra).
Existen diferentes métodos para alinear las fibras, pero los más comunes son tres de ellos. La mayoría de las máquinas de soldadura modernas utilizan el método de alinear los núcleos o carcasas de fibras ópticas de acuerdo con sus dimensiones geométricas (sistema de alineación de perfiles - PAS), que se basa en la iluminación lateral de los extremos de las fibras soldadas.
Durante este proceso, la alineación de las fibras iluminadas desde el lado se lleva a cabo mediante el análisis de la imagen, que es procesada por el microprocesador de la cámara de video montada en el lado opuesto al sitio de soldadura. El análisis de la luz que pasa a través de la fibra iluminada permite obtener información sobre su estructura y, en consecuencia, sobre su núcleo. Este método fue desarrollado y patentado por Fujikura.
Figura 3. El principio de la formación de imágenes de fibra en el sistema PAS.
Otro método se basa en alinear los núcleos de las fibras ópticas mediante la radiación que pasa a través del punto de su conexión con el fin de minimizar la pérdida de la señal luminosa de prueba. Este método, conocido como método LID (inyección y detección de luz), implica la entrada y salida de radiación óptica a través de los puntos de flexión de las fibras en mandriles especiales. Sin embargo, la debilidad de este enfoque es que no presta atención a las características físicas de la fibra después de la soldadura. Esto puede conducir a mayores pérdidas en fibras con un perfil de índice de refracción complejo.
Ambos métodos descritos se refieren a la alineación activa de fibras basada en el análisis de imágenes de fibras o energía luminosa que pasa a través de la unión y es controlada por el microprocesador del aparato.
Otro método es el pasivo, en el que la alineación de la fibra tiene lugar con la ayuda de su carcasa durante la colocación en ranuras en forma de V. Este método asume la ubicación exacta de las ranuras opuestas entre sí, y se imponen requisitos muy altos sobre los parámetros geométricos de las fibras. Por lo general, este método de alineación se utiliza cuando no hay grandes requisitos para las pérdidas causadas por la soldadura, ya que cuando se utiliza este método, las pérdidas son ligeramente más altas que cuando se utilizan métodos activos.
Soldadura de fibras ópticas
El proceso de soldadura de fibras ópticas consiste en que ambas fibras se funden al mismo tiempo para evitar fundir una fibra sobre otra, lo que puede conducir a su adelgazamiento en la unión. Las operaciones de fusión y soldadura suelen estar automatizadas. En las máquinas de soldadura automáticas modernas, el modo de calentamiento de la junta se proporciona para aliviar el estrés mecánico después de que se complete el proceso de soldadura. Este modo se conoce como "modo de relajación".
El ciclo de soldadura para diferentes tipos de fibras ópticas puede diferir en diferentes máquinas de soldadura.
Figura 4. Ciclo de soldadura de fibra óptica de la máquina de soldadura automática Fujikura: A - Potencia del arco anterior; B - Potencia del arco principal; C - Potencia del arco de relajación; D - Arco de limpieza; E - Duración del arco anterior; F - Resumen; G - Duración del arco principal; H - Duración del arco de relajación; I - Pausa; J - Duración de la serie de pulsos de relajación; K - Pausa; L - Dilución de fibras; M - Dilución de fibras; N - Arco repetido.
Algunas máquinas de soldadura, además de los métodos anteriores de control de calidad del sitio de soldadura, también utilizan una prueba de tracción para evitar daños a la junta durante la manipulación al insertarla en el casete y durante la operación.
La fibra óptica acoplada está firmemente anclada en las plataformas guía (utilizadas durante la alineación). Bajo el control del microprocesador, después de completar el paso de soldadura, estas plataformas de guía divergen en direcciones opuestas, creando una fuerza de tracción longitudinal estrictamente normalizada (400 g) aplicada a la junta.
Conclusiones
Con la mejora de la calidad de los equipos de soldadura y la tecnología de soldadura, aumenta la posibilidad de obtener uniones soldadas de fibras ópticas de alta calidad. Las pérdidas en las uniones soldadas dependen de varios factores, como la experiencia del personal, los errores geométricos de las fibras ópticas a soldar y los materiales de los que están hechas las fibras.
A menudo surgen problemas al soldar fibras ópticas de diferentes fabricantes debido a diversos procesos tecnológicos. Incluso si las características ópticas y mecánicas de las fibras ópticas especificadas en las especificaciones de los fabricantes difieren ligeramente, el material de las fibras ópticas, el vidrio de cuarzo, puede no ser el mismo en fibras de diferentes orígenes.
