Соединение оптических волокон

Наиболее распространенными спосо­бами соединения оптических волокон (ОВ) являются:

применение соеди­нительных трубок;

разъемные соеди­нители;

механические сростки;

элект­росварка и применение металлических наконечников.

В последнее время для стационарно­го монтажа оптических кабелей прочно утвердился метод сварки электрической дугой, а для разъемного монтажа многократного использования - разъемные соединители.

Рассмотрим некоторые характерные способы соединения оптических воло­кон.

Применение соединительных тру­бок — один из самых распространен­ных способов постоянного соединения волокон. Он состоит в использовании прецизионных втулок или трубок, ко­торые, будучи изготовлены точно по наружному диаметру оптического во­локна, придают ему требуемое поло­жение и фиксируют его. Трубки чаще всего стеклянные. Конические концы трубок облегчают ввод оптического волокна. Конструкция одного из таких соединений показана на рис. 11.19. Соединитель состоит из полой стеклян­ной втулки / с отверстием для залив­ки иммерсионной жидкости 2, которая одновременно служит и для согласо­вания показателей преломления соеди­няемых волокон 3 и 4. Сросток вно­сит затухание около 0,3—0,4 дБ.

Разъемный соединитель многократ­ного использования, предназначенный для соединения оптических волокон, представлен на рис. 11.20. В гнездо и штыревую часть соединителя встав­ляются заранее подготовленные кон­цы оптических волокон. При выполне­нии операции сращивания торцы оп­тических волокон оказываются тесно соединенными друг с другом. Снару­жи имеется герметичный корпус штек-кера.

Наиболее характерная конструкция механического сростка приведена на рис. 11.21. В сростке соединяемые во­локна 1, 2 вводятся в пластмассовую втулку 3 и свободное пространство за­полняется иммерсионной жидкостью 4. оказывающей скрепляющее и иммер­сионное действие (уменьшение потерь на отражение от торцов). Снаружи сросток герметично закрыт и механи­чески защищен полумуфтами 5, 6.

Электросварка производится с помощью электрической дуги или лазера путем нагревания концов сращиваемых оптических волокон. Процесс сращивания ОВ состоит из следующих операций (рис. 11.22, а):

юстировка соосности расположения торцов ОВ, размещаемых на расстоянии нескольких миллиметров друг от друга;

предварительное оплавление торцов ОВ электрической дугой;

плотное прижатие друг к другу торцов ОВ, находящихся в непрерывном дуговом разряде;

окончательный этап сращивания

Рис. 11.20. Монтаж с помощью соединительных трубок:

1 — стеклянная трубка; 2 — имперсионная жидкость 3 и 4 — соединяемые волокна

Рис. 11.21. Разъемное соединение: а) гнездо; Б) штырь

1 — волокно; 2 —покрытие волокна; 3 - корпус разъема

Рис. 11.22. Механический сросток: 1 и 2 волокна; 3 - пластмассовая трубка; 4, 5 - полумуфты

Рис. 11.23. Электродуговая сварка волокон: а) процесс сращивания; б) сварочный прибор;

1, 2, 3, 4 — этапы сращивания; 5 и 6 — волокна; 7— прибор; 8 —микроскоп

Устройство для сварки представля­ет собой легко переносимый прибор (рис. 11.23, б) с габаритными размера­ми 20X30X15 см. Снаружи распола­гается микроскоп для юстировки и визуального наблюдения за процессом сварки.

Такой метод сварки волокон позво­ляет получать соединение с потерями порядка 0,1—0,3 дБ и разрывной проч­ностью не менее 70% от целого во­локна. Он легко реализуем в полевых условиях, поскольку не требует пред­варительной обработки торцевых по­верхностей перед сращиванием.

На конце каждого оптического во­локна монтируется металлический наконечник (рис. 11.24,а).

Рис. 11.24. Сращивание с помощью металличе­ских наконечников.: а) наконечник; б) соеди­нение волокна;

1 — наконечник; 2 — отверстие для заливки эпоксидной смолы; 3 — стекловолокно; 4 — капилляр; 5 — втулка; 6 — шайбы

Для этого с конца ОВ на расстоянии 44 мм снима­ется защитное покрытие. Затем одева­ют наконечник 1 так, чтобы стеклово­локно 3 выступало из него примерно на 15—20 мм. На выступающий конец ОВ одевают капилляр 4 (стеклянная труб­ка с отверстием) длиной 10 мм. Капил­ляр вводится в наконечник так, чтобы конец капилляра выступал на 1—2 мм. На стекловолокно и капилляр наносит­ся слой эпоксидной смолы 2. Эпоксид­ная смола также заливается в отвер­стия наконечника. Затем торец ОВ шлифуется на стеклянной плите с при­менением абразивного порошка и по­лируется на полировочном круге.

Соединение оптических волокон про­изводится с помощью втулки 5 и раз­резных шайб 6 (рис. 11.24, б). Втулка и шайбы имеют нарезки, с помощью которых плотно стыкуют сращиваемые ОВ.