Технологический процесс сварки оптического волокна

Сварка оптических волокон производится с использованием специальных сварочных аппаратов, которые позволяют в автоматическом режиме провести работу по измерению параметров скола волокон, совмещения торцов свариваемых волокон, сварки, отжига, оценки параметров стыка, проверки механической прочности сварного стыка, термоусадки защитной гильзы на место стыка.

Современные сварочные аппараты состоят из следующих элементов:

1) прочный корпус в котором расположены все элементы аппарата.

2) микроскоп или видеокамера с оптической системой (зеркала, призмы) - применяются для точного позиционирования волокон относительно друг друга. В настоящее время чаще используют две видеокамеры закрепленные в двух плоскостях (под углом 90°). При этом отпадает необходимость в прецизионных зеркалах и призмах совмещающих изображение двух плоскостей на один экран.

3) сварочная камера- объединяет в себе подвижные манипуляторы с зажимами для волокон (для юстировки и сведения их под микроскопом), электроды создающие дугу для сварки и крышку, защищающую место сварки от внешних воздействий.

4) тепловая камера (печь)- необходима для термоусадки защитной муфты на сваренный участок.

5) блок электронного управления работой аппарата.

Процесс сварки

1) разделка оптического кабеля и очистка волокон от гидрофобного материала. Обычно для этого используют специальный инструмент НИМ-25 показанный на рисунке 17

Рисунок 17- набор инструмента НИМ-25

2) на волокна одного из кабелей надеваются специальные гильзы — КДЗС (комплект для защиты стыка), состоящие из полиэтиленовой трубки и стального силового стержня, размещённых внутри внешней термоусаживаемой оболочки.

3) с концов волокон (2-3 см) снимается первичное буферное покрытие рисунок 18.

Рисунок 18- снятие буферного покрытия

Затем волокна промываются изопропиловым спиртом с использованием безворсовых салфеток.

4) подготовленное волокно скалывается специальным прецизионным скалывателем рисунок 19.

Рисунок 19- скалывание волокна

5) волокна, предназначенные для сварки, укладываются под зажимы сварочного аппарата в (V-образные канавки) рисунок 20.

Рисунок 20- укладка волокон в V-образные канавки

6) под микроскопом или под контролем видеокамер, механически (в V-образных канавках) или с помощью подвижных зажимов, происходит совмещение (юстировка) волокон. В современных сварочных аппаратах юстировка происходит автоматически рисунок 21.

Рисунок 21- юстировка оптических волокон

Электрическая дуга разогревает до установленной температуры концы волокон, далее торцы волокон совмещаются микро-доводкой держателя одного из волокон. При этом, благодаря силам поверхностного натяжения, происходит «схлопывание» поверхностей торцов волокон. Пока стык не остыл, сварочный аппарат продолжает юстировать сердцевины волокон, в это время температура дуги понижается до определённой температуры, для «отжига» (снятия механических напряжений) места сварки.

7) Аппарат проверяет затухание, вносимое сваренным стыком. Существует несколько методов проверки: от оценки качества сварки по оптическому изображению горячего волокна (в ИК области), до непосредственного измерения путём введения в одно волокно опорного излучения и отводом его части из другого волокна рисунок 22

Рисунок 22- измерение затухания

8) аппарат осуществляет проверку механической прочности соединения приложением растягивающего усилия (обычно 200 — 400 гр.).

9) КДЗС сдвигается на место сварки рисунок 23.

Рисунок 23-гильза КДЗС

10) укладка сваренного участка в тепловую камеру (печь), где происходит термоусадка КДЗС рисунок 24.

Рисунок 24- укладка сваренного участка

в тепловую камеру

11) сваренные волокна укладываются в сплайс- пластину (кассету), оптическую муфту или оптический кросс рисунок 25.

Рисунок 25- укладка волокон в сплайс-кассету

Основные инструменты и аппаратура для работы с оптическим волокном показаны в приложении Е.

Стоит особо отметить, что в процессе подготовки, сварки и укладки оптических волокон в сплайс пластину (кассету) нужно быть предельно внимательным и аккуратным. В противном случае не исключено, что работа будет сделана не качественно (с браком), в этом случае её придется переделывать. В результате чего будет превышено время на реализацию проекта а так же увеличен расход комплектующих для сварки оптического волокна.