Оптические разъёмы конструкция и технология

 

Цель работы: изучение технологического процесса оконцевания волоконно-оптических кабелей коннекторами.

В процессе выполнения лабораторной работы студенты должны:

· ознакомиться с основными видами оптических коннекторов;

· изучить основные методы оконцевания волоконно-оптических кабелей;

· изучить технологический процесс оконцевания волоконно-оптических кабелей коннекторами

· ознакомиться с видами потерь в оптических кабелях и схемами их измерения;

· изучить устройство оптического тестера ОМКЗ-76.

 

Основные положения

 

3.1.1 Назначение оптических разъёмов

Очевидно, что в идеальной оптической системе передачи информации световой поток должен беспрепятственно проходить трассу от источника до фотоприемника. Оптическое волокно - это ничто иное, как та самая трасса распространения сигнала. Протянуть цельное волокно от источника до приемника не представляется возможным. Технологическая длина волокна обычно не превышает нескольких километров. И если эту проблему еще можно решить сваркой световодов, то обеспечение мобильности локальной оптической подсети достигается только с применением кроссового оборудования. Проблем передачи световой волны от одного отрезка волокна к другому не избежать. Для многократного и простого подключения оптических линков световоды могут оконцовываться оптическими коннекторами. Учитывая, что современные световоды - это микронные технологии, оконцовка волокна оптическими коннекторами представляет собой непростую задачу.

 

Основные типы оптоволоконных разъемов структурированной кабельной системы (СКС)

 

Разъемы типа SC

Разъем SC (от англ, subscriber connector — «абонентский разъем», иногда используется такая неофициальная расшифровка этого сокращения, как Stick-and-Click — «вставь и защелкни») был разработан в 1986 году японской телекоммуникационной корпорацией NTT для использования в абонентских устройствах различного назначения (рис. 3.1).

В настоящее время он нормирован международным стандартом IЕС-874-13. Действующими редакциями стандартов он определен как основной тип разъема для применения в СКС и может быть выполнен в одинарном и двойном (дуплексном) вариантах. Основная идея, заложенная в его конструкцию, заключается в создании устройства с пластмассовым корпусом, хорошо защищающим наконечник и обеспечивающим плавное подключение и отключение линейным движением. Подавляющее большинство вилок разъемов SC снабжается наконечниками из керамики, имеются также единичные образцы этих изделий с наконечниками, изготовляемыми из нержавеющей стали. Наконечник разъема SC утоплен в корпус вилки, что предохраняет его от загрязнений. Линейное движение при подключении и отключении делает этот разъем особенно удобным для применения в 19-дюймовых полках, так как позволяет увеличить плотность портов за счет сближения розеток. Защелка открывается только при вытягивании за корпус, что увеличивает эксплуатационную надежность.

Рис. 3.1. Разъем SC

 

 

Разъемы SC обеспечивают большую стабильность параметров (выдерживают не менее 500 подключений и отключений), чему в немалой степени способствует отсутствие проворачиваний наконечников друг относительно друга при включении и отключении. Этот разъем по величине вносимого затухания является одним из лучших. На верхней стороне корпуса вилки имеется ключ в виде выступа, который препятствует ее подключению в розетку в неправильном положении.

Большой пластмассовый корпус вилки и розетки разъема SC позволяет дополнительно к символьной применять также эффективную цветовую маркировку. Одномодовый и многомодовый варианты разъема SC согласно стандарту TIA/EIA-568-A имеют, соответственно, голубой (рис. 3.2) и серый (или бежевый) цвет корпуса (рис. 3.1). Выпускается также одномодовый разъем SC с корпусом зеленого цвета и со скошенной торцевой частью наконечника для уменьшения обратного отражения. Широко распространены также отдельные образцы разъемов SC с корпусом вилок и розеток нестандартной окраски. Подходит для использования как с одномодовым, так и с многомодовым волокном.

Коннектор имеет механическую развязку наконечника, фиксирующего элемента и кабеля.

 

Рис. 3.2 Разъем SC

 

К недостаткам коннекторов SC следует отнести несколько более высокую по сравнению с изделиями серии ST цену и существенно меньшую механическую прочность. Например, усилие вырыва коннектора из розетки регламентируется в пределах 40 Н, в то время как для серии FC это значение практически может равняться прочности миникабеля. Все это не сказывается при стационарном использовании коннекторов, однако, использовать их, как бортовые, нецелесообразно. Несмотря на меньшую механическую прочность, коннектор нашел широкое применение в одномодовых и многомодовых сетях и был принят, как основной, во многих странах Европы. Он также разрешен к применению стандартами СКС.

 

Разъемы типа ST

Оптоволоконный разъем типа ST (от англ. straight tip connector, то есть «прямой разъем»; иногда используется неофициальная расшифровка этого сокращения — Stick-and-Twist -«вставь и поверни») был разработан лабораторией Bell компании AT&T (ныне Lucent Technologies) в 1985 году для замены биконического разъема (рис. 3.3). Рекомендуется использовать в первую очередь для многомодового волокна.

 

Рис. 3.3 Разъем типа ST

 

До появления разъема SC он был наиболее распространенным в оптических подсистемах СКС и локальных сетях. Конструкция разъема в настоящее время определяется международным стандартом IEC 874—10, который предписывает наличие керамического наконечника диаметром 2,5 мм с выпуклой торцевой поверхностью. Фиксация вилки на розетке выполняется подпружиненным байонетным элементом, поворачивающимся на 1/4 оборота. Поэтому разъем ST иногда называют разъемом типа ВFОС (от англ. bayonet fiber optic connector).

Металлическое исполнение корпуса вилки и розетки разъема ST обеспечивает высокую механическую прочность (рис. 3.4), однако существенно затрудняет его кодировку и идентификацию. Известны единичные образцы этого изделия одной фирмы с гайкой байонетного фиксатора из металла золотистого и серебристого цветов в зависимости от конструкции (решение швейцарской компании Brugg). Иногда на корпусах розеток выдавливаются буквы SM и ММ для одномодового и многомодового варианта соответственно. Некоторые компании предлагают вилки ST с хвостовиками из пластмассы разного цвета, также достаточно часто применяются на практике различные кольца, гильзы и другие аналогичные изделия, не являющиеся штатными маркирующими элементами.

 

 

Рис.3.4 Разъем типа ST

 

Конструкция разъема ST не обеспечивает возможность формирования дуплексной вилки. Соответственно, его розетка выпускается основной массой производителей в одиночном варианте. Только Alcatel (Nexans) предлагает сдвоенные ST-розетки в одном корпусе.

К преимуществам ST-разъема относится низкая стоимость в сочетании с простотой монтажа и подключения, а недостатки можно выделить следующие:

· сильно выступающий наконечник увеличивает вероятность его загрязнения

· отсутствие двойного варианта повышает трудоемкость подключения двойных шнуров и вероятность ошибки при коммутации

· отсутствие цветовой или другой заводской маркировки затрудняет их идентификацию

· поворачивающее усилие при подключении вызывает трение наконечников вилок, что ведет к повреждению их полировки и, в конечном итоге, к увеличению вносимого затухания после многократных подключений и отключений

· принцип фиксации на основе байонетной гайки не обеспечивает необходимой для некоторых приложений стабильности параметров при вибрационных воздействиях.

 

Для частичной защиты наконечников от трения при подключении в конструкциях вилок ST разъемов предусмотрен специальный выступ, вводимый в паз розетки.

К отрицательным сторонам этого коннектора также относятся его чувствительность к рывкам за кабель, значительным вибро - и ударным нагрузкам, поскольку наконечник представляет единый узел с корпусом и хвостовиком. Этот недостаток не позволяет применять ST-коннекторы на подвижных объектах. При попытках использовать такие стационарные соединители в качестве бортовых могут происходить сбои в работе аппаратуры.

 

Разъемы типа FC

Разъемы типа FC определены международным стандартом IЕС 874-7 и ориентированы в основном на применение в одномодовой технике (рис 3.5). Наибольшее распространение они получили в различного назначения телекоммуникационных системах для сетей связи общего пользования. В целях обеспечения низкого уровня затухания и минимума обратного отражения наконечник разъема изготавливают с округлением на конце (при этом задаются очень жесткие допуски на геометрические размеры). Самый первый вариант вилки разъема имел наконечник с плоским торцом, что не позволяло получить хорошие эксплуатационные параметры. После перехода на наконечник со скругленным торцом, обеспечивающим физический контакт сращиваемых световодов, разъем получил название FC-PC (PC — Physical Contact), позволяющее отличать его от более ранних конструкций. В настоящее время разъемы FC с плоским наконечником не производятся, поэтому названия FC и FC-PC являются эквивалентными.

 

Рис. 3.5 Разъем типа FC

 

Конструкция разъема обеспечивает надежную защиту керамического наконечника от загрязнений, а применение для фиксации накидной гайки с резьбой М8 х 0.75 дает большую герметичность зоны соединения и надежность соединения при воздействии вибраций (рис. 3.6). Главным недостатком конструкции наряду с большими габаритами считается неудобство работы из-за необходимости выполнения нескольких оборотов крепежной гайки во время включения/отключения. В отличие от коннектора ST, в данной конструкции предусмотрена развязка подпружиненного наконечника относительно корпуса, что усложняет и удорожает коннектор; однако такое дополнение полностью окупается повышением надежности. Соединители FC лучше выдерживают вибрацию и удары, и потому они наиболее предпочтительны для бортовых сетей.

Многокомпонентная конструкция коннектора FC допускает азимутальное вращение наконечника в процессе оконцовки, что позволяет достигать потерь менее 0.2 дБ и работать со специализированными волокнами.

Элемент защиты наконечника разъема от проворачивания выполнен в виде цилиндра диаметром 2 мм. Некоторые компании дополнительно используют другие значения данного параметра для решения задачи механической блокировки от неправильного подключения.

 

 

Рис. 3.6 Разъем типа FC