В комуникационните системи с оптични влакна ексцентричността-разминаването между сърцевината на влакното, обвивката или накрайника на съединителя-е една от най-честите причини за прекомерна загуба при вмъкване, отразен сигнал и нестабилно предаване. Дори малко отместване от само 1 μm може да влоши производителността достатъчно, за да изтласка връзката извън спецификацията.
Какво представлява ексцентричността на оптичното влакно?
Ексцентричността (наричана още грешка на концентричността) описва отместването между идеалната централна ос и действителната позиция на:
Ядрото спрямо облицовката
Сърцевината на влакното спрямо центъра на втулката
Кабелната сърцевина спрямо външната обвивка
В стандарти като TIA и IEC, грешката на концентричността на сърцевината-обвивката обикновено е ограничена до По-малко от или равно на 0,5 μm за едно-модови влакна (ITU-T G.652) и По-малко от или равно на 1,0 μm за многомодови (IEC 60793-2-10). За конекторите, ексцентрицитетът на сърцевината и накрайника директно определя загубата на връзка - IEC 61755-3 класифицира накрайниците в степени въз основа на ексцентрицитета на отвора:
| Клас на конектора | Ексцентричност на отвора на втулката |
|---|---|
| Степен А | По-малко или равно на 0,5 μm |
| Степен Б | По-малко или равно на 1,0 μm |
| Клас C / D | По-малко или равно на 1,5–2,0 μm |
Ексцентричността удря по-силно едномодовото-влакно. Ядрото е само 8–9 μm напречно, така че отместването от 1 μm изяжда над 10% от ширината на ядрото. Същото отместване в 50 μm многомодово ядро е около 2%-все още не е идеално, но много по-прощаващо на практика.
Защо регулирането на ексцентричността е критично
Вмъкната загуба:Страничното несъответствие между свързаните ядра е най-големият фактор, допринасящ за загубата на конектор. Коригирането на ексцентричността поддържа това под контрол.
Стабилност на сигнала:Некоригираният ексцентрицитет на оптичното влакно причинява флуктуация в получената мощност, което повишава честотата-на битови грешки.
Механична надеждност:-Ядрата извън центъра оказват неравномерно напрежение върху точките на снаждане и интерфейсите на съединителите, ускорявайки умората с течение на времето.
Съответствие:Центровете за данни, телекомуникационните мрежи и индустриалните връзки имат спецификации, които предполагат добре{0}}центрирано влакно.
Регулирането на ексцентричността има още по-голямо значение в 400G/800G мрежи, използващи MPO/MTP мулти-влакнести конектори, където всяко влакно в масива трябва да отговаря на изискванията за центриране самостоятелно. Един лош канал може да повлече надолу цялата паралелна връзка.
Често срещани причини за ексцентричност
Производствени допуски при изтегляне на влакна, окабеляване или пробиване на накрайници
Неправилно отстраняване, почистване или разцепване преди снаждане
Неравномерен натиск по време на полиране на конектора
Механично напрежение, огъване или компресия на кабела
Грешка при подравняване на сплайсера или отклонение при калибриране
Въпреки това, високата загуба не винаги сочи към ексцентричност. Преди да тръгнете по този път, проверете челната страна за замърсяване и се уверете, че ъгълът на разцепване е в рамките на 1 градус. Тези два проблема са по-често срещани и по-лесни за отстраняване. Ако загубата е все още голяма след почистване и повторно-разцепване, измерете ексцентрицитета на влакното директно с влакнест обхват или интерферометър, за да потвърдите дали изместването е действителният проблем.
Стъпка-по-Методи за регулиране на ексцентричността
На практика регулирането на ексцентричността означава намаляване на страничното изместване между сърцевината на влакното и центъра на отвора на втулката до под 0,25 μm. Това се прави чрез комбинация от механични и оптични методи: системите за активно подравняване на сърцевината (ACA) използват изображения с CCD камера, за да локализират позицията на сърцевината в реално време, след което насочват корекцията чрез въртене на накрайника, прецизно кримпване за физическо изместване на влакното в накрайника или прилагане на индекс-съвпадащ гел на интерфейса, за да компенсира остатъчното отместване и да намали загубата на отражение на Fresnel.
Центриране на-производствена линия (за производство на кабели)
Модерните линии използват лазерни измерватели на диаметъра и рентгенови/оптични системи за сканиране, за да наблюдават позицията на сърцевината в реално време. Процесът е до голяма степен автоматизиран: сензорите проследяват концентричността на сърцевината-обвивката, подават данни обратно към системата и позицията на матрицата се настройва по осите X/Y чрез управление на затворен-контур, за да поддържа ексцентричността в допустимите граници. Рядко е необходима ръчна намеса, освен ако не възникне нарушение на процеса.
Подравняване на сърцевината на снаждане чрез синтез
Подравняването на сърцевината дава най-добри резултати за снаждане на място. Използвайте -сплайсър за подравняване на ядро (PAS/CDS система)-машината изобразява и двете влакнести ядра и ги подравнява автоматично. Проверете очакваната загуба в реално време и я-настройте отново, ако надвишава 0,05 dB. За критични връзки подравняването на активната мощност може да доведе до още по-ниски загуби.
Едно нещо, което трябва да внимавате: не разчитайте на облицовъчен-режим на подравняване за едно-модово влакно. Ако самото влакно има ексцентричност на обвивката-на сърцевината, подравняването на обвивките не означава, че сърцевините са подравнени и ще получите необяснима загуба, която е трудно да се проследи.
Настройка и центриране на накрайника на конектора
За SC, LC, FC конектори:
Измерете ексцентричността с влакнест обхват или интерферометър
Използвайте настройка на конектора (завъртане на накрайника), за да компенсирате отместването
За високо{0}}прецизни връзки: използвайте активно центриране по време на сглобяването
Полирайте равномерно. Неравномерното или прекомерно полиране води до наклон-на лицевата страна, което добавя геометрична загуба към всяка ексцентричност, която вече съществува. Ако загубите ви се влошат след полиране, вероятната причина е накланянето.
Най-добри практики за корекция на полето
Почистете влакната с 99% изопропилов алкохол и кърпички без мъх
Използвайте високо{0}}качествен нож за перпендикулярни краища
Избягвайте силното огъване или усукване по време на монтажа
Калибрирайте сплайсери и тестери по график-отклонението на калибрирането въвежда систематична грешка, която имитира ексцентричността, но изисква различна корекция
Документирайте загубата преди и след всяка корекция на ексцентричността, за да изградите надеждна базова линия
Инструменти за контрол на ексцентричността
Фужер-сплайсър за подравняване на ядрото
Микроскоп за проверка на влакна
Лазерен микрометър/тестер за концентричност
Прецизна сатър
Комплект за полиране на конектори
OTDR и оптичен измервател на мощност
Ексцентричността не получава същото внимание като замърсяването или загубата на огъване, но тихо влошава качеството на връзката по начини, които е трудно да се диагностицират след факта. Поправката е проста: центрирайте добре по време на производството, проверете по време на снаждане, настройте по време на завършване и измервайте на всяка стъпка.
Тъй като скоростите на данни навлизат в територията на 400G/800G и плътността на конекторите продължава да се покачва, има по-малко марж за поемане на загубите, които внася лошото центриране. Получаването на настройка на ексцентричността на влакното точно отпред спестява много отстраняване на неизправности по-късно.