В оптоволоконних системах зв’язку ексцентриситет-невідповідність між серцевиною волокна, оболонкою або наконечником з’єднувача-є однією з найпоширеніших причин надмірних внесених втрат, відбитого сигналу та нестабільної передачі. Навіть крихітне зміщення всього в 1 мкм може погіршити продуктивність настільки, що зв’язок виходить за рамки специфікації.
Що таке ексцентриситет оптичного волокна?
Ексцентриситет (також називається помилкою концентричності) описує зсув між ідеальною центральною віссю та фактичним положенням:
Серцевина відносно обшивки
Серцевина волокна відносно центру наконечника
Блок сердечника кабелю відносно зовнішньої оболонки
У таких стандартах, як TIA та IEC, похибка концентричності серцевини-оболонки зазвичай обмежується значенням менше або дорівнює 0,5 мкм для одномодових-волокон (ITU-T G.652) і менше або дорівнює 1,0 мкм для багатомодових (IEC 60793-2-10). Для з’єднувачів ексцентриситет сердечника та наконечника безпосередньо визначає втрати з’єднання – IEC 61755-3 класифікує наконечники на класи на основі ексцентриситету отвору:
| Роз'єм класу | Ексцентриситет отвору наконечника |
|---|---|
| клас А | Менше або дорівнює 0,5 мкм |
| клас B | Менше або дорівнює 1,0 мкм |
| Оцінка C / D | Менше або дорівнює 1,5–2,0 мкм |
Ексцентриситет сильніше вражає одномодове-волокно. Розмір серцевини становить лише 8–9 мкм, тому зміщення в 1 мкм займає понад 10% ширини серцевини. Те саме зміщення в багатомодовому ядрі 50 мкм становить приблизно 2%-все ще не ідеальне, але на практиці набагато більш пробачливе.
Чому регулювання ексцентриситету є критичним
Внесені втрати:Бічна невідповідність між сполученими жилами є найбільшою причиною втрати роз’єму. Виправлення ексцентриситету тримає це під контролем.
Стабільність сигналу:Нескоригований ексцентриситет волокна спричиняє коливання отриманої потужності, що підвищує рівень-помилок бітів.
Механічна надійність:З-розташовані сердечники створюють нерівномірне навантаження на точки з’єднання та інтерфейси роз’ємів, що з часом прискорює втому.
Відповідність:Центри обробки даних, телекомунікаційні магістралі та промислові з’єднання мають характеристики, які передбачають-центроване оптоволокно.
Регулювання ексцентриситету має ще більше значення в мережах 400G/800G з використанням багато-волоконних роз’ємів MPO/MTP, де кожне волокно в масиві має відповідати вимогам щодо центрування самостійно. Один поганий канал може перетягнути всю паралельну лінію.
Поширені причини ексцентриситету
Виробничі допуски при протягуванні волокна, кабелях або свердлінні наконечників
Неправильне зачистка, чищення або сколювання перед зрощенням
Нерівномірний тиск під час полірування конектора
Механічне навантаження, згин або стиснення кабелю
Помилка вирівнювання зварювального пристрою або відхилення калібрування
Тим не менш, великі втрати не завжди вказують на ексцентриситет. Перш ніж йти по цьому шляху, перевірте торець на наявність забруднень і переконайтеся, що кут сколу знаходиться в межах 1 градуса. Ці дві проблеми зустрічаються частіше, і їх легше вирішити. Якщо втрати залишаються високими після очищення та повторного-розколювання, виміряйте ексцентриситет волокна безпосередньо за допомогою оптоволоконного оптоволокна або інтерферометра, щоб переконатися, що зсув є справжньою проблемою.
Покрокові--методи регулювання ексцентриситету
На практиці регулювання ексцентриситету означає зменшення бічного зсуву між серцевиною волокна та центром отвору наконечника до значення нижче 0,25 мкм. Це досягається за допомогою комбінації механічних і оптичних методів: системи активного вирівнювання серцевини (ACA) використовують зображення ПЗЗ-камери для визначення положення серцевини в реальному часі, а потім направляють корекцію за допомогою обертання наконечника, точного обжиму для фізичного зсуву волокна всередині наконечника або нанесення гелю, що відповідає індексу-на межі розділу, щоб компенсувати залишкове зміщення та зменшити втрати на відбиття Френеля.
Центрування-виробничої лінії (для виробництва кабелю)
Сучасні лінії використовують лазерні вимірювачі діаметра та рентгенівські/оптичні системи сканування для моніторингу положення серцевини в реальному часі. Процес значною мірою автоматизований: датчики відстежують концентричність серцевини-оболонки, повертають дані в систему, а положення матриці регулюється по осях X/Y за допомогою замкнутого-циклу керування, щоб утримувати ексцентриситет у допустимих межах. Ручне втручання потрібне рідко, якщо не відбувається порушення процесу.
Вирівнювання сердечника зварювання
Вирівнювання серцевини дає найкращі результати для зварювання на місці. Використовуйте-зварювальний пристрій для вирівнювання серцевини (система PAS/CDS)-машина знімає обидві серцевини волокон і автоматично вирівнює їх. Перевірте приблизну втрату в режимі реального часу та -вирівняйте повторно, якщо вона перевищує 0,05 дБ. Для критично важливих з’єднань вирівнювання активної потужності може знизити втрати ще нижче.
Варто звернути увагу на одну річ: не покладайтеся на режим-вирівнювання оболонки для одномодового-волокна. Якщо саме волокно має ексцентриситет серцевини-оболонки, вирівнювання оболонок не означає, що серцевини вирівняні, і ви отримаєте незрозумілі втрати, які важко відстежити.
Налаштування та центрування наконечника з’єднувача
Для роз’ємів SC, LC, FC:
Виміряйте ексцентриситет за допомогою оптоволоконного оптоволокна або інтерферометра
Використовуйте налаштування роз’єму (обертання наконечника), щоб компенсувати зсув
Для високо{0}}точних ланок: використовуйте активне центрування під час складання
Рівномірно відполіруйте. Нерівномірне або надмірне полірування призводить до нахилу торцевої-грані, що додає геометричні втрати на додаток до будь-якої вже існуючої ексцентриситетності. Якщо ваші показники втрати погіршуються після полірування, ймовірною причиною є нахил.
Рекомендації з коригування поля
Очистіть волокна 99% ізопропіловим спиртом і безворсовими серветками
Для перпендикулярних торців використовуйте високоякісний -колач
Уникайте сильного згинання або скручування під час встановлення
Калібруйте сплайсери та тестери за розкладом-зміщення калібрування створює систематичну помилку, яка імітує ексцентриситет, але потребує іншого виправлення
Задокументуйте втрату до та після кожного коригування ексцентриситету, щоб створити надійну базову лінію
Інструменти контролю ексцентриситету
Зварювальний апарат-вирівнювання сердечника
Мікроскоп для огляду волокна
Лазерний мікрометр/тестер концентричності
Точний тесак
Набір для полірування конекторів
OTDR і вимірювач оптичної потужності
Ексцентриситет не привертає такої ж уваги, як забруднення або втрата вигину, але він непомітно погіршує якість зв’язку таким чином, що важко діагностувати після факту. Виправлення просте: центруйте добре під час виготовлення, перевіряйте під час зварювання, налаштовуйте під час завершення та вимірювайте на кожному кроці.
Оскільки швидкість передачі даних досягає 400G/800G, а щільність роз’ємів постійно зростає, стає менше резерву для поглинання втрат, спричинених поганим центруванням. Отримання регулювання ексцентриситету волокна безпосередньо на передній панелі позбавляє від багатьох несправностей пізніше.