2
www.elektro.info.pl
1/2003
Rafał Kucharski
obu złącz (Physical Contact),
czego efektem jest utrzymana
na bardzo niskim poziomie
tłumienność wtrąceniowa.
Kolejnym, bardzo ważnym
parametrem, którego wartość
Połączenie dwóch złącz
w adapterze powoduje, że
obie tuleje osiujące przylega-
ją do siebie lekko dociskając
się (siłą ok. 10 N), co prowa-
dzi do fizycznego kontaktu
Z
łącza, które są najczęściej
stosowane, posiadają fer-
rule ceramiczną o średni-
cy 2,5 mm. Powoduje to, że
złącza różnych producentów
są względem siebie kompaty-
bilne. Ferrule wykonywane są
najczęściej z materiału cera-
micznego, którego współczyn-
nik temperaturowy podobny
jest do szkła. W procesie
wprowadzania włókna do fer-
ruli (tulei osiującej) zostają
one trwale połączone przy
pomocy specjalnej żywicy. Ta-
kie połączenie musi zostać
poddane obróbce termicznej
– ma to na celu utrwalenie
(utwardzenie) połączenia fer-
ruli z włóknem. Po zakończe-
niu tego procesu, złącza po-
winny zostać wychłodzone,
a
następnie obcina się
nadmiar włókna. Tak przygo-
towane złącze poddaje się je-
szcze procesowi polerowania.
złącza
światłowodowe
Jednym z najważniejszych elementów sieci świa-
tłowodowej są złącza. To dzięki nim mamy możli-
wość poprawnego i powtarzalnego zakańczanie
kabli krosowych (patchcordów) oraz produkcyjne-
go wykonywania kabli służących do wykonywania
połączeń światłowodowych w terenie (pigtaili).
3
1/2003
www.elektro.info.pl
możemy podnieść w procesie
polerowania, jest odbicie
wsteczne (RL). Wartość RL
dla złącz typu PC waha od
35 do 55 dB, a typowa war-
tość to 45 dB. Jeżeli nasze
wymagania co wartości stra-
ty sygnału odbitego są więk-
sze, to powinniśmy wykorzy-
stywać złącza typu APC (An-
gle Physical Contact). Cha-
rakteryzują się one wartością
RL na poziomie wyższym niż
60 dB. W przypadku tych
złącz, czoła ferrul wypolero-
wane są pod kątem 8,9 bądź
120. Głównym zadaniem
złączy jest bardzo precyzyjne
naprowadzenie na siebie
dwóch rdzeni światłowodo-
wych. Podstawowe czynniki
mające wpływ na jakość po-
łączenia to tolerancja ferruli
oraz tolerancja włókna świa-
tłowodowego. Najważniejsze
niecentryczności to:
n
niecentryczność kanału
prowadzącego włókno we-
wnątrz ferruli,
n
niecentryczność włókna
wewnątrz ferruli, spowo-
dowana tolerancją powłoki
zabezpieczającej,
n
niecentryczność rdzenia
włókna światłowodowego.
W celu skompensowania
negatywnego wpływu tych nie-
centryczności
opracowano
technologie strojenia, a do naj-
częściej stosowanych należą:
n
pozycja rdzenia włókna zo-
staje wykryta, a następnie
następuje naprowadzanie
włókna w kierunku nomi-
nalnego środka ferruli;
n
nie używa się żadnej siły
do naprowadzania włókna,
a wszystkie niecentryczno-
ści umieszczane są w tej
samej ćwiartce ferruli, co
powoduje prawie całkowi-
tą kompensację wszyst-
kich niecentryczności.
W przypadku użytkowania
złącz powinniśmy pamiętać,
że należy ich bronić przed
niekorzystnymi wpływami
środowiska. Jeśli złącza są
odporne na zmiany tempera-
tury, mogą pracować nawet
podczas
występowania
drgań, ale wówczas trzeba je
bardzo dokładnie chronić
przed brudem i kurzem. Naj-
prostszą ochroną jest używa-
nie dostarczonych przez pro-
ducentów osłonek zabezpie-
czających, należy jednak pa-
miętać, aby po każdym rozłą-
czeniu natychmiast osłaniać
czoło złącza. Wprowadzenie
takiego nawyku wśród perso-
nelu obsługującego powodu-
je, że chronimy się jeszcze
przed niekorzystnym wpły-
wem promieniowania. Pro-
mieniowanie 2 i 3 okna trans-
misyjnego (1310 nm i 1550
nm) jest niewidzialne, a brak
zabezpieczenia może spowo-
dować, że narazimy swoje
oczy na uszkodzenie.
Złącza można podzielić na
dwa główne typy:
n
złącza wielomodowe MM,
n
złącza jednomodowe SM.
Złącza MM znajdują zasto-
sowanie w sieciach lokal-
nych, ze względu na ograni-
czone możliwości transmisyj-
ne włókien wielomodowych
(odległość), jednomodowe
zaś wykorzystywane są naj-
częściej w sieciach telekomu-
nikacyjnych. Te dwa standar-
dy zaczynają się jednak prze-
nikać i bardzo często lokalne
sieci budowane są w oparciu
o wielomody i jednocześnie
o jednomody.
złącza MM
Do najczęściej stosowa-
nych złącz wielomodowych
należą złącza typu ST oraz
SC. Złącza typu ST dostępne
są w wersjach z ferrulami ce-
ramicznymi, polimerowymi
i metalowymi, a ze względu
na dużą popularność złącza
te cechują się relatywnie ni-
ską ceną. Główną ich wadą
jest stosunkowo mała możli-
wość upakowania złącz
w panelach krosowych.
Europejskie normy zaleca-
ją do stosowania w nowych
instalacjach
okablowania
światłowodowego złącza typu
SC, jest ono dostępne
w dwóch wersjach: pojedyn-
czej (simplex) i podwójnej
(duplex). Wersja dupleksowa
daje większe możliwości pod
względem ilości instalowa-
nych złącz w patchpanelu
oraz powoduje, że możemy
zastosować odpowiednią po-
laryzacje. W przypadku złącz
wielomodowych dość często
znajdują również zastosowa-
nie typy: FDDI, ESCON i MT-
RJ. Wszystkie te złącza to
wersje dupleks wymagające
podczas produkcji zastoso-
wania odpowiedniej polary-
zacji. Coraz mocniejszą pozy-
cję na rynku zdobywa złącze
MT-RJ, co spowodowane jest
głównie tym, że część produ-
centów urządzeń aktywnych
narzuca sobie takie standar-
dy.
złącza SM
Złącza jednomodowe moż-
na podzielić na dwie zasadni-
cze grupy: PC, APC.
Złącza typu APC wykorzy-
stywane są najczęściej do
budowy rozległych sieci świa-
tłowodowych. Standard ten
upodobali sobie operatorzy
telekomunikacyjni (TP S.A.
stosuje najczęściej złącza
E2000 APC). Podobnie. jak
w przypadku złącz wielomo-
dowych, bardzo dużą grupę
klientów zdobyły złącza SC.
Ale w przypadku złącz jedno-
modowych potrzeba miniatu-
ryzacji jest jeszcze wyraźniej-
sza, co zaowocowało wpro-
wadzeniem złącz mini-SC.
Ich wymiar to około 25% roz-
miaru typowych złącz SC.
Standard ten jest dostępny
zarówno w technologii PC,
jak i APC.
Bardzo często stosowane
są również złącza typu FC,
a ich podstawową zaletą jest
bardzo duża pewność połą-
4
www.elektro.info.pl
1/2003
czenia, dzięki nagwintowaniu
końcówki złącza mamy moż-
liwość bardzo dokładnego jej
osadzenia w adapterze, co
gwarantuje bezpieczeństwo
połączenia nawet w przypad-
ku dużych wibracji. Złącze
dostępne jest w wersji PC
i APC. Ze względu na rolę, ja-
ką odgrywa na polskim ryn-
ku TP S.A., duże znaczenie
ma złącze E2000, które jest
jednak stosowane prawie wy-
łącznie w wersji APC. Jest to
złącze, które charakteryzuje
się bardzo dobrymi parame-
trami (tłumienie, RL), lecz
zajmuje dość dużo miejsca,
co nie pozwala na gęste upa-
kowanie.
Inne złącza nie odgrywają
aż tak dużej roli na rynku
jednomodowym, a do naj-
ważniejszych należą: ST, LC,
MT-RJ, DIN. Rynek złącz
SM rozwija się w kierunku
ich miniaturyzacji i najważ-
niejszym czynnikiem okazu-
je się przestrzeń, ponieważ
parametry
transmisyjne
wszystkich złącz stabilizują
się na wysokim poziomie,
więc postępująca miniatury-
zacja wydaje się być nieu-
nikniona.
polerowanie
złącz
Prawidłowe wykonanie po-
łączenia włókna światłowodo-
wego ze złączem nie polega
tylko na wklejeniu go do bę-
dącej częścią wtyku ferruli,
ale tak samo ważne jest od-
powiednie wygrzanie takiego
połączenia (właściwy czas
i temperatura – jeżeli stosuje-
my żywice wymagające wy-
grzewania) oraz nadanie mu
odpowiedniej geometrii. Moż-
na to uzyskać dzięki prawidło-
wo przeprowadzonemu pro-
cesowi polerowania, który za-
gwarantuje nam, że połącze-
nie dwóch prawidłowo wyko-
nanych złącz (przy pomocy
tzw. łącznika centrującego
zwanego również adapterem),
nie spowoduje żadnych do-
datkowych strat mocy sygna-
łu oraz podniesienia wartości
RL(odbicia wstecznego).
Połączenie fizyczne złącz
powinno być zrealizowane
w taki sposób, aby oba włók-
na stykały się ze sobą czoło-
wymi powierzchniami oraz
aby rdzenie obu złącz ideal-
nie na siebie trafiały (włókno
powinno
znajdować
się
w najwyższym punkcie tulei
osiującej – ferruli).
Dlatego bardzo ważny jest
dobór do wykorzystywanych
złącz odpowiednich adapte-
rów (jeżeli zestawiamy połą-
czenie jednomodowe, to
wszystkie komponenty po-
winny być do tego przystoso-
wane, choć dopuszczalne
jest wykorzystywanie części
komponentów
dedykowa-
nych do pracy w sieciach jed-
nomodowych do zestawiania
połączeń wielomodowych,
mimo że nie jest to najczę-
ściej stosowane ze względów
ekonomicznych).
Jeżeli już zapewnimy ideal-
ny kontakt powierzchni czoło-
wych włókien, spowoduje to,
że otrzymamy dokładny kon-
takt optyczny i wyeliminuje-
my szczelinę powietrzną.
Włókna w obu złączach
będą się delikatnie uginać aż
do momentu, w którym ferru-
le nie zetkną się w łączniku
centrującym, jest to zapew-
nione dzięki sprężynom doci-
skowym, jakie posiadają złą-
cza (właściwy kontakt zosta-
nie zachowany również w sy-
tuacji, gdy połączenie jest
wystawione na działanie czę-
stych skoków temperatury
oraz drgań i wibracji).
Można wyróżnić dwa pod-
stawowe błędy występujące
w procesie polerowania:
n
zbyt krótkie polerowanie,
n
zbyt długie polerowanie.
Pierwszy z błędów może
spowodować, że włókno po
zakończonym procesie wysta-
je ponad czoło tulei osiującej
(ferruli), co z kolei może nieść
za sobą negatywne skutki
w postaci cofnięcia włókna
podczas jego kontaktu z pra-
widłowo wykonanym złączem
i może ponadto nastąpić nad-
kruszenie lub zarysowanie
powierzchni czołowych. Złą-
cza takie należy wymienić.
Druga z wymienionych sytua-
cji spowoduje, że włókna
wklejone w ferrulach podczas
połączenia w adapterze nie
będą się ze sobą stykać – po-
wstanie szczelina powietrzna,
co z kolei spowoduje duże
odbicie wsteczne – takie złą-
cze również należy wymienić.
Jak widać, obrana techno-
logia polerowania złącz ma
decydujące znaczenie, jeżeli
chcemy uzyskać odpowiednie
parametry
geometryczne.
Przyrządem, który pozwoli
nam opracować odpowiednią
technologie jeszcze na etapie
prac laboratoryjnych, przepro-
wadzanych przed wprowadze-
niem do produkcji złącz, które
nie były dotychczas stosowa-
ne, jest interferometr.
Dzięki niemu mamy moż-
liwość dobrania odpowie-
dnich gradacji tarcz poler-
skich oraz czasu, który powi-
nien być przypisany do każ-
dej z nich. Podczas procesu
produkcji inspekcjonowaniu
interferometrycznemu pod-
dawane są losowo wybrane
złącza z każdej grupy wyko-
nywanych patchcordów lub
pigtaili. Na życzenie klienta
może zostać dostarczony wy-
druk dotyczący każdego prze-
badanego złącza.
Bellcore GR 236CORE
Promień krzywizny
10 do 30
Przesunięcie szczytu
>50 mm
Podcięcie *
+/- 0,05 mm
* Dla Bellcore ujemne wartości to podcięcie
5
1/2003
www.elektro.info.pl
interferome-
tria a geome-
tria złącz
Geometryczne parametry
polerowanych złącz światło-
wodowych odgrywają kluczo-
wą rolę w wydajności połą-
czeń. Dla uzyskania maksy-
malnie dobrej geometrii złącz
są one polerowane maszyno-
wo, a każdy kolejny etap pod-
lega drobiazgowej kontroli.
Do najważniejszych parame-
trów geometrycznych należą:
n
promień krzywizny,
n
wysokość włókna,
n
przesunięcie szczytu.
Jeżeli powyższe parametry
spełniają założone wartości,
to w efekcie końcowym może-
my uzyskać jeszcze niższe
wartości tłumienności wtrące-
niowej oraz podnieść poziom
straty sygnału odbitego. Dla
sprawdzenia poprawności
procesu polerowania złącza
stosuje się interferometry.
Wykonanie inspekcji przy po-
mocy tego przyrządu przyno-
si poprawę parametrów przy
kontroli prowadzonej natych-
miast po zakończeniu całego
cyklu polerowania oraz powo-
duje, że żądane wyniki po-
miarów otrzymuje się również
po wielokrotnym wykonywa-
niu połączeń i pomimo od-
działujących na takie połącze-
nie niekorzystnych warunków
(np. wahania temperatur).
Mikroskop interferome-
tryczny został najważniej-
szym przyrządem służącym
do inspekcjonowania złącz
stykowych (m.in. dzięki moż-
liwości prezentowania wyni-
ków w trzech wymiarach).
Otrzymujemy wzór interfe-
rencyjny, który poddany wi-
zualizacji ukazuje nam mapę
konturową złącza (każda ko-
lejna ciemna prążka obrazu-
je określoną wysokość).
Wzór powstaje przez porów-
nanie konstruktywnych i de-
struktywnych fal interferen-
cyjnych (spójne światło ze
źródła kierowane jest na złą-
cze w celu uzyskania odbicia
od jego powierzchni, a na-
stępnie jest ono łączone ze
światłem
pochodzącym
z odbicia od powierzchni re-
ferencyjnej).
6
www.elektro.info.pl
1/2003
tacyjnym. Najdokładniejsza
metoda pozwalająca na obli-
czanie promienia to metoda
najmniejszych kwadratów
(wykorzystuje ona wszystkie
dostępne dane o powierzchni
czoła ferruli). Możliwa jest
również druga metoda obli-
czania (dwuwymiarowa), ale
jest ona mniej powtarzalna,
ponieważ wykorzystuje tylko
część danych o powierzchni.
Dlatego też otrzymany pro-
mień może zależeć od obli-
czeń bazujących na danych
pobranych z odpowiedniej
sekcji czoła.
Przesunięcie szczytu – po-
miar ten wymaga zdefiniowa-
nia najwyższego punktu oraz
wierzchołka powierzchni wy-
polerowanej. Aby obliczyć
wierzchołek, wykorzystuje się
sferyczność czoła tulei, która
jest zdefiniowana przez ob-
szar dopasowania (ponieważ
włókna mogą być cofnięte
lub też mogą wystawać).
Przesunięcie szczytu zdefi-
niowane jest jako odległość
wierzchołka tulei osiującej do
środka włókna – dzięki inter-
ferometrii pozostaje to bardzo
prostą kwestią.
Przesunięcie szczytu może
być również definiowane jako
przesunięcie kątowe (kąt po-
między promieniem przecho-
dzącym przez najwyższy
punkt powierzchni polerowa-
nej, a promieniem przecho-
dzącym przez środek włókna).
Przesunięcie kątowe, podob-
nie jak liniowe, może zostać
rozłożone na współrzędne
X i Y. Czasami producenci ko-
dują swoje złącza, co pozwa-
la na znalezienie występują-
cych podczas produkcji złych
tendencji, które uniemożliwia-
ją prawidłowe wypolerowanie
złącza. Dzięki tej procedurze
mogą oni dość szybko i łatwo
zmienić pewne etapy produk-
cji tak, aby złącza spełniały
obowiązujące normy.
Sugerowane są dwa spo-
soby identyfikowania wyso-
kości włókna (wysokość sfe-
ryczna i planarna). Obecnie
preferowana jest definicja
wysokości sferycznej.
Wysokość sferyczna –
użyteczna , gdy czoła złącza
rozpatrywana jest jako ciągła
sfera. Jest to różnica między
środkiem czoła włókna a teo-
retyczną wysokością w cen-
trum złącza, oparta na pro-
mieniu krzywizny.
Wysokość planarna – uży-
teczna jest, gdy rozpatrujemy
idealne złącze z płaskim
włóknem
umieszczonym
w środku sferycznej tulei
osiującej. Zdefiniowana jest
jako różnica wysokości mię-
dzy środkiem czoła włókna
a wysokością teoretycznie
uformowanej płaszczyzny, łą-
czącej najwyższe punkty na
tulei osiującej z każdej strony
włókna.
wnioski
Interferometria daje nam
szansę uzyskania szczegóło-
wych informacji o parame-
trach geometrycznych złącz,
dzięki czemu mamy możli-
wość bieżącej kontroli nad
procesami polerskimi, co
z kolei powoduje utrzymanie
najwyższej jakości wykony-
wanych złącz oraz ich pełną
powtarzalność. Kable połą-
czeniowe, wykonane w ta-
kiej technologii, są praktycz-
nie niezawodne – nawet
podczas długiego procesu
eksploatacji.
SOTRONIC
30-658 Kraków, ul. Łużycka 28
tel. (012) 655-32-25
fax (012) 425-62-95
www.sotronic.cpm.pl
Przyrządy najnowszej ge-
neracji wykorzystują kompu-
ter oraz urządzenia piezoelek-
tryczne, dzięki czemu mamy
możemy przesuwać wzorzec,
co z kolei powoduje, że ist-
nieje możliwość porównania
obrazu w stosunku do po-
czątkowego wzoru prążków.
Mamy wtedy szansę określić
fizyczne współrzędne dla
któregokolwiek interesujące-
go nas punktu i podać odle-
głość między dwoma intere-
sującymi nas punktami. In-
formacje te mogą zostać
przedstawione w postaci trój-
wymiarowej siatki. Organiza-
cje standaryzujące wybrały
do pomiaru trzy najważniej-
sze wielkości fizyczne, które
pozwalają nam scharaktery-
zować
polerowane
po-
wierzchnie:
n
wysokość włókna – wyso-
kość podcięcia lub wysta-
wienia włókna względem
tulei osiującej (po wypole-
rowaniu),
n
promień krzywizny – pro-
mień sfery uformowany po
wypolerowaniu ferruli,
n
przesunięcie najwyższego
szczytu – odległość od naj-
wyższego punktu wypole-
rowanej powierzchni do
centrum tulei osiującej.
Mając możliwość obserwo-
wania czoła złącz, szybko
przekonujemy się, że nie są to
idealne powierzchnie sferycz-
ne, a promień ich krzywizny
zmienia się wraz z oddala-
niem się od osi symetrii złą-
cza. Bardzo często zdarza się,
że promień krzywizny włókna
znajduje się poniżej lub powy-
żej powierzchni ferruli.
W celu zminimalizowania
zamieszania,
powstałego
przy
lokalizowaniu
po-
wierzchni obszarów pomiaro-
wych, IEC (International
Electrotechnical Commision)
podała ich definicje oraz pa-
rametry. IEC zasugerowała
trzy obszary, które powinny
zostać umieszczone w osi sy-
metrii ferruli, pokrywającej
się ze środkiem włókna:
n
obszar dopasowania – zo-
stał umieszczony na środ-
ku powierzchni tulei; koło
o średnicy D z mniejszym
obszarem E odjętym od je-
go centrum. D=250 mm;
n
obszar eksploatacji – obej-
muje włókno oraz tzw. po-
le kleju, również jest kołem
o średnicy 140 mm;
n
obszar środkowy – umie-
szczony na czole złącza,
również jest kołem o śre-
dnicy 50 mm.
Promień krzywizny – jest
zdefiniowany jako promień
najlepiej dopasowanej sfery
przez obszar uformowany
dzięki różnicy między obsza-
rami dopasowania a eksploa-