5.3. Сращивание волокон

Для сращивания волокон используются две основные методики: сращивание сваркой и механическое сращивание. При механическом сращивании волокна удерживаются вместе в выравнивающей структуре с использованием склеивания или механического давления. При методике сращивания сваркой волокна свариваются вместе, что требует дорогостоящего оборудования, но позволяет создавать соединения со стабильно меньшими потерями и меньшей себестоимостью. Механическое сращивание требует оборудования с меньшими капитальными затратами, но себестоимость одного соединения выше.

Сегодня сращивание сваркой является главной методикой сращивания волокон. Это гораздо лучшее сращивание со значительно меньшими потерями. В долговременной перспективе оно также значительно более надежно.

5.3.1 . Сращивание сваркой

При сращивании сваркой концевые поверхности подготовленных волокон свариваются и волокна сплавляются вместе. Полевые рабочие машины для сращивания сваркой используют для нагрева волокон электрическую дугу. Заводские машины для сращивания часто используют небольшое* водородное пламя. В процессе сращивания необходимо точно выровнять волокна, затем нагреть их концы до нужной температуры и сдвинуть размягченные концы друг к другу на достаточное для образования сварного соединения расстояние, сохраняя в то же время точное выравнивание.

При сварке из-за поверхностного натяжения создается тенденция естественного выравнивания осей волокон, что минимизирует потери, вызываемые продольным смещением, которое обсуждалось в разделе 5.1.1. Надлежащим образом выполненные соединения так же прочны, как исходные волокна. Промышленные волокна, разрывающиеся при пробных тестах, просто ремонтируются сварным соединением самим производителем. У таких заводских соединений потери составляют обычно менее 0,1 дБ, а их прочность на разрыв сопоставима с прочностью исходных волокон. Коммерческое оборудование для сращивания в опытных руках может постоянно обеспечивать соединения с потерями менее 0,1 дБ.

Оборудование для сращивания сваркой обычно включает в себя следующие компоненты.

• Сварочный агрегат

Обычно это электрическая дуга, и расстояние между ее электродами и зажигание дуги должны регулироваться под требования сплавляемых волокон.

• Обоймы и направляющие волокон

Устройства для жесткого крепления волокон, их точного трехмерного позиционирования таким образом, что сердечники волокон точно выравниваются один относительно другого и сварочного электрода. Концы волокон должны совместиться выровненными для завершения сращивания после их плавки дугой.

• Юстировочные устройства

Это устройства, обеспечивающие правильное центрирование волокон. В ручных системах используются микроскопы или видеокамеры для увеличения концов волокон по крайней мере в 50 раз, чтобы дать возможность оператору видеть волокна при их ручном выравнивании. Автоматизированные системы для выравнивания волокон используют направляющие, управляемые компьютером для оптимизации передачи света.

• Проверка пропускной способности света

Это метод для проверки качества соединения посредством проверки передаваемой через него световой энергии. В автоматических сварочных машинах это обычно осуществляется включением света в одно волокно и получением его из другого. Это используется также для обеспечения автоматического выравнивания, как описано выше, а также проверки потерь в созданном соединении. Простейшие сварочные соединители не предусматривают этой возможности. Эти основные компоненты сварочного соединителя показаны на рис. 5.9.

Рис. 5.9. Компоненты сварочного соединителя

По теме сварки оптоволокна на сайте есть страницы:
Сварка оптоволокна ВОЛС. Типы сварочных аппаратов
Сварные соединения волокон [Листвины. Рефлектометрия оптических волокон]

5.5.2. Процесс сращивания сваркой

Главные шаги в процессе сращивания сваркой следующие. Подготовка концов волокон

Защитный пластиковый кожух на соответствующем расстоянии должен быть снят и очищен с обоих волокон; концы обоих волокон затем надрезаются так, чтобы конечные поверхности оказались приблизительно перпендикулярны оси волокна (±3 градуса).

Выравнивание волокон

Конец каждого волокна зажимается в микронаправляющей сварочного соединителя. Затем концы волокон выравниваются: автоматические соединители для оптимизации передачи света используют компьютерный контроль, как описано выше. В ручных соединителях волокна выравнивает оператор с использованием микронаправляющих, микроскопов и зеркал для проверки выравнивания осей.

Дуговая очистка

Концы волокон отдаляются на соответствующее расстояние, затем в течение примерно одной секунды подвергаются действию умеренной дуги для очистки концов волокон и округления их кромок.

Предварительная сварка

В некоторых соединителях расплавленные концы двух волокон соединяют для предварительного сплавления волокон. После этого снова проверяется пропускная способность волокон для подтверждения их выравненности. сваривание

Затем концы волокон расплавляются основной дугой, и расплавленные волокна сжимаются теснее для завершения соединения. Поверхностное натяжение расплавленного стекла стремится выровнять волокна, минимизируя тем самым поперечное смещение. Мощность, расстояние и время использования дуги критичны для получения нужной для конкретного вида волокна - температуры.

Защита

После охлаждения сваренная область может быть покрыта пластиковым кожухом типа RTV или эпоксидной смолы для защиты от атмосферных влияний. Затем монтируется какой-нибудь механический защитный механизм типа втулки горячей насадки или механического хомута.