Csicsely Péter • Az optikai szálhegesztő gépek felépítése és kiválasztásuk szempontjai 1

Az optikai szálhegesztőgépek felépítése és kiválasztásuk szempontjai

A hatalmas fejlődési potenciállal rendelkező optikai hálóza-tos technológiák lassan átveszik a rézhálózatok által eddig uralt hálózati síkokat és a közeli jövőben valósággá válhat még a számítógépek hálózati interfészeinek (NIC) optikára váltása is. Az optikai szálas összeköttetések rendkívül gyors térhódításának köszönhetően napjainkban már a távközlési szolgáltatóktól a nagyobb informatikai hálózattal rendelkező gazdasági társaságokig mindenhol stratégiai vagy üzembiz-tonsági kérdés bizonyos rezes összeköttetések optikai kap-csolatra való kiváltása, és az új összeköttetések eleve opti-kai alapú jövőálló kivitelezése.

Az optikai hálózatok hatékony építésének és üzemelte-tésének „kulcsa” a megfelelő körültekintéssel kiválasz-tott optikai szálhegesztő gép és a hozzá tartozó precíziós száltörő eszköz. A szálhegesztőgép a fúziós kötési folyamat során elektromos ív segítségével olvasztja össze a megfele-lően előkészített optikai szálakat. Általános követelmény a fúziós kötéssel szemben a szálak kötési csillapításának minimalizálása, valamint a megfelelő mértékű szakítószi-lárdság elérése. Multimódusú szálak kötéséhez a fúziós kötésen túl mechanikus kötési módok (más néven „hideg kötések”) is alkalmazhatóak, azonban monomódusú szá-lakhoz kizárólag a fúziós kötés ad megfelelően alacsony reflexiós értéket és kötési csillapítást. Ha nincs kéznél a végleges megoldást biztosító szálhegesztő eszköz, akkor a mechanikus kötések átmeneti megoldásként funkcionál-nak a hiba gyors elhárítása céljából.

A tradicionális japán szálhegesztő gyártók választéka az elmúlt két évtized során a mikroszkóppal ellátott manuális pozicionálású eszközöktől eljutott a mikroprocesszor vezé-relt teljesen automatizált tipusokig.

Korábban LID (Local Injection and detection) rendszerű hegesztőgépeket is forgalmaztak, de ez a megoldás mára teljesen kiszorult a piacról. A LID rendszer egy nagy pre-cizitású, de meglehetősen lassú szálpozícionálási mecha-nizmusra épült. A pozícionálási folyamat a szálak meghaj-lításán alapult, amely lehetővé tette fény (mint mérőjel) becsatolását az egyik szálba, a másik meghajlított szálból pedig a kicsatolt fény intenzitásának mérésével volt beál-lítható a szálak ideális pozíciója.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Fúziós szálhegesztés elektromos ív segítségével

A LID szálpozícionálási rendszer

2 EQUICOM Méréstechnikai Kft. • © 2011 Minden jog fenntartva • www.equicom.hu

A világon jelenleg használt korszerű szálhegesztő gépek több mint 95%-a PAS (Profile Alignment System) rendszerű. Ez a megoldás ma már két videokamera együttes alkal-mazásával, valamint LED fényforrásokkal való átvilágítás segítségével teszi láthatóvá a szálak keresztmetszetét, a mag és héj réteget különállóan. A kamerák segítségével a szálak pontos helyzete és geometriai paramétereik is ellen-őrizhetőek a vezérlő elektronika számára. Az egyszerűbb szálhegesztő típusokban léptető motorok végzik a szálak előtolását/mozgatását a V-vájatban, a nagyobb precizi-tású eszközökben pedig a mozgó V-vájat szálpozícionálási folyamatát és a kamerák élességének beállítását is léptető motorok végzik. A léptető motorok automatikusan a vezérlő elektronika irányításával működnek a kamerák képe, pon-tosabban a képen látható pixelek fényességének vizsgálata alapján. A fúziós kötés csillapítása a kötési folyamatot megelőző szálellenőrzés és a hegesztési folyamat során mért eredmények alapján statisztikusan kerül kiértékelésre. A felhasználó ennek eredményeként nem a valós kötési csillapítást, hanem egy becsült csillapítás értéket kap. Ez a becsült érték azonban a folyamatos fejlesztéseknek köszönhetően ma már jól megközelíti az OTDR-es ellenőrző mérések eredményeit.

A PAS szálellenörző rendszerrel működő hegesztőgépek palettája hosszú évekig mindössze a következő két típusból állt:

A „belépő szintű” relatív alacsony áron beszerezhető, rögzített V-vájatos vagy másnéven passzív szálhéjra „pozícionáló” hegesztő típusokat elsősorban kis szálszámú kötések elvégzésére fejlesztették multi-, és monomódusú szálakhoz. A passzív V-vájatos típusok terepi körülmények között rendkívül érzékenyek a tipikusan néhány mikromé-ter mértű porszemekre. A porszemek a rögzített V-vájatba kerülve eltolják az optikai szálat az ideális pozícióból, így a szál - aktív pozícionálási mechanizmus híjján - pontatlanul fog illeszkedni a szemben befogott szállal. Ez a sajátosság terepi körülmények között nagyszámú monomódusú szál kötésekor nem tesz lehetővé folyamatos munkavégzést, mert a V-vájatokat időről-időre óvatosan meg kell tisztí-tani. A szálak ideális pozíciótól való eltérése a felhasználó számára azért is nehezen kezelhető, mert a szálképek alapján nem könnyű meghatározni, hogy valójában melyik a szennyezett V-vájat.

A szennyeződések bejutásának valószínűsége a hegesz-tési területre a védőfedél nyitvatartásával arányosan nő.

Fent: Passzív pozícionálás rozgített V-vájatokkal

Balra: A rögzített V-vájatba került szennyeződés a monomódusú szál magját jelentősen eltolja az ideális pozícióból

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A PAS szálpozícionálási rendszer

Csicsely Péter • Az optikai szálhegesztő gépek felépítése és kiválasztásuk szempontjai 3

A védőfedelet ezért kizárólag a szálak behelyezésének idejére célszerű felnyitni. A gyártók a por bejutását kiemel-hető száltartók alkalmazásával igyekeznek minimalizálni. Ezek a kiemelhető száltartók rögzítik az elsődleges vagy másodlagos külső védelemmel ellátott szálakat, és a csu-paszítás majd a száltörés után a kiemelhető száltartó egy mozdulattal közvetlenül a szálhegesztő gépbe helyezhető. Ez a megoldás bármelyik modern szálhegesztő típushoz alkalmazható, de kifejezetten a passzív V-vájatos gépek üzemeltetését könnyíti meg jelentős mértékben.

A passzív V-vájatos hegesztő típusok csak kismértékű na-gyításra alkalmas kamerával rendelkeznek és nagyítás után sem biztosítják a felhasználó számára a szálmag képének részletgazdag megjelenítését. Az optikai szálak gyártási minőségétől függően a szálmag ovalitása (ideális kör ke-resztmetszettől való eltérése) és/vagy excentrikussága (a mag mértani középponttól való eltérése a héjban) további nehézséget okoz, mert ezeket a paramétereket nem tudjuk az egyszerűbb szálhegesztő gépekkel ellenőrizni. A rögzített V-vájatok hátránya tehát abban áll, hogy még ha a szálak külső héjai ideális átmérővel (125 µm) és kör keresztmet-szettel rendelkeznek, valamint pormentes V-vájatokba vannak befogva, még akkor is ki vagyunk szolgáltatva a szálak magjának ismeretlen mértékű geometriai hibáinak.

A mindenkori csúcsmodellek nem rögzített, hanem sza-badon pozícionálható V-vájattal rendelkeznek, így a szálak gyártásából adódó excentricitási hibákat a pontos szálmagra illesztéssel képesek kiküszöbölni. Ezeket a típusokat ne-vezzük aktív számagra pozícionáló gépeknek. A mozgatható V-vájat segítségével a V-vájatokba került szennyeződések negatív hatása kompenzálható, így sok esetben teljesen hibamentes kötések készíthetőek poros, huzatos környezet-ben is. Ezekkel a típusokkal precízen és gyorsan végezhetőek el nagy szálszámú kötési feladatok.

Terepi környezetben ezek alapján a passzív V-vájatos hegesztőgépek szálkötési ideje az aktív V-vájatos, eszkö-zökkel összehasonlítva nem csupán néhány másodperccel hosszabb, hanem a V-vájatok rendszeres takarítását is figyelembe véve átlagosan körülbelül kétszer annyi ideig tart egy kötés elkészítése. Ez természetesen csak abban az esetben fontos szempont, ha több szál kötését szeretnénk egymás után gyorsan és hibamentesen elvégezni.

cladding

corecladding center

corecenter

claddings

core1core2

Passzív szálhéjra pozícionálás a szálképek 58-szoros nagyításával

Fent: Aktív szálpozícionálás mozgatható V-vájattal

Lent: Aktív szálmagra pozícioná-lás a szálképek 304-szeres nagyításával

Ovális szálmag Excentrikus szálmag

4 EQUICOM Méréstechnikai Kft. • © 2011 Minden jog fenntartva • www.equicom.hu

A FITEL Furukawa szálhegesztő gyártmányainak palettá-ján a fenti típusok kiegészítésére tavaly a világon elsőként jelent meg egy aktív szálhéjra pozícionáló gép, amely ugyan nem annyira pontos, mint egy szálmagra pozícionáló eszköz, de az aktív pozícionálásnak köszönhetően már nem érzékeny a környezet porosságára. Felépítésében első ráné-zésre teljesen megegyezik a szálmagra pozícionáló géppel, mert ugyan az a mozgó V-vájat rendszer végzi a pozício-nálást, csak nem magra, hanem héjra illeszti a szálakat. A szálhéjra pozícionálás folyamatához azonban nincs szükség arra, hogy a vezérlő elektronika a szálmagot is monito-rozni tudja, így kisebb nagyításra képes kamerákat és CMOS érzékelőket alkalmaznak, továbbá a fókuszálást végző léptető motorokat sem kell beépíteni az eszközbe. Ennek következtében ez a típus jelentősen olcsóbb, mint egy magra pozícionáló eszköz, terepi hatékonyságát tekintve viszont csak a kötési csillapításban és speciális hegesztési feladatok elvégzésében marad alul a csúcsgépekkel szem-ben. Szintén előnyt jelent, hogy néhány új típusú hajlításra optimalizált (G657.x szabványú) szál átvilágított szálképe a szálmagra pozícionáló gépek használóinál az adott száltí-pushoz dedikált hegesztési program használatát követelik meg, az aktív szálhéjra pozícionáló gépek ezzel szemben nem érzékenyek a szokatlan szálképekre. A képeken ugyan azok a hajlításra optimalizált szálak láthatóak egy szálmagra és egy aktív szálhéjra illesztő eszköz kamerarendszerén keresztül. Köszönhetően annak, hogy a forgalomban lévő hajlításra optimalizált száltípusok gyártástechnológiája meglehetősen magas szinvonalat követel meg (az excent-rikusság és ovalitás minimális), az aktív szálhéjra pozíci-onálás folyamatát követően szinte megegyező eredményt kapunk a szálmagra pozícionáló eszközök használatakor tapasztaltakkal.

A multimódusú szálak fúziós kötéséhez bármilyen hegesz-tőgép típust használhatunk, mert az 50 vagy 62,5 mikronos szálmag átmérő miatt nem fogunk nehézségeket tapasz-talni. Az első osztályú minőségi monomódusú (9 mikronos szálmag) optikai szálak ideális környezetben történő hegesztése során mind a passzív-, mind az aktív V-vájattal rendelkező szálhegesztő eszközökkel készíthetőek kiváló minőségű fúziós kötések. Amint kilépünk azonban egy pasz-szív V-vájatos eszközzel a poros terepi körülmények közé, az elvégzendő szálkötések számától függetlenül precíznek, és mindenképpen türelmesnek kell lennünk az alacsony kötési csillapítások eléréséhez. Amennyiben nagy szálszámú monomódusú szálak kötésére vállalkozunk, akkor minden-képpen a szálmagra-, vagy aktív szálhéjra pozícionáló eszközök használata indokolt.

Aktív szálhéjra pozícioná-lás a szálképek 76-szoros nagyításával

Lent és fent:Hajlítás optimalizált szálak képe maximális nagyítással aktív szálmagra- (608-szo-ros), és aktív szálhéjra (235-szörös)pozícionáló eszközben

Csicsely Péter • Az optikai szálhegesztő gépek felépítése és kiválasztásuk szempontjai 5

Összefoglalásképpen az előzőekben részletezett szálhegesztő típusok mellett álljon néhány konkrét hálózati alkalmazás, ami leegyszerűsíti a típusválasztást:

Passzív szálhéjra „pozícionáló” eszköz (rögzített V-vájat): Általában a legkisebb méretű és súlyú típus, amely ideális választás a LAN hálózatos, és a kis szálszámú FTTx hálóza-tos alkalmazásokhoz.

Aktív szálhéjra pozícionáló eszköz (pozícionálható V-vájat): Kiváló ár/érték arányú típus, amely jelenleg egyedül a FITEL Furukawa kínálatából választható. A szennyeződések jelenlétét a terepen a magra pozícionáló gépekhez hason-lóan kompenzálja. FTTx, kábeltelevíziós és Metro hálózatok építésére, üzemeltetésére ideális választás.

Aktív szálmagra pozícionáló eszköz (pozícionálható V-vájat): Kompromisszum mentes választás, amely különösen WAN, Telco és maghálózatokban ideális nagy szálszámú kötések-hez. Maximális teljesítményt és precizitást biztosít kedve-zőtlen terepi körülmények között is.

A fentiekben a tapsztalattal nem rendelkező érdeklődők számára kizárólag a szálhegesztőgépek felépítéséből faka-dó különbségeket elemeztük és nem tértünk ki azokra a hasznos képességekre, amelyek értéknövelt szolgáltatások-ként, vagy egyedi megoldások formájában könnyítik meg az optikai szálhegesztés folyamatát.

Kérjük kérdéseivel, észrevételeivel forduljon bizalommal munkatársainkhoz.

www.equicom.hu