اتصالهای فیبری
تعریف: اتصالهایی که در انتهای کابل های فیبر نوری استفاده میشوند.
اتصالهای فیبری[۱] اغلب جزء نهایی کابلهای فیبر نوری هستند که اتصالی غیردائمی و جداشدنی را بین ادوات متصل شده به فیبر ایجاد میکنند. مشابه آن را میتوان در اتصالات الکتریکی مشاهده کرد.
عمدتا یک اتصال، مجموعهای از یک تطبیق دهنده[۲] و دو فیش است، که به هر فیش، یک فیبر متصل شده است. فرایند اتصال فیبر به فیش بسیار ظریف و حساستر از اتصالات الکتریکی است بطوری که:
تعریف: اتصالهایی که در انتهای کابل های فیبر نوری استفاده میشوند.
اتصالهای فیبری[۱] اغلب جزء نهایی کابلهای فیبر نوری هستند که اتصالی غیردائمی و جداشدنی را بین ادوات متصل شده به فیبر ایجاد میکنند. مشابه آن را میتوان در اتصالات الکتریکی مشاهده کرد.
عمدتا یک اتصال، مجموعهای از یک تطبیق دهنده[۲] و دو فیش است، که به هر فیش، یک فیبر متصل شده است. فرایند اتصال فیبر به فیش بسیار ظریف و حساستر از اتصالات الکتریکی است بطوری که:
- ابتدا انتهای فیبر تمیز میشود و معمولا توسط دستگاه برش فیبر[۳] آمادهسازی میشود. باید اطمینان حاصل کرد که موقعیت فصل مشترک فیبر صحیح باشد. یعنی عمود بر محور فیبر یا با یک زاویه معین مثل ۸ درجه در مقابل آن قرار گیرد. این فرایند باید توسط میکروسکوپ بازرسی شود.
- انتهای فیبر باید به دقت در فیش قرار داده شود. مکان آن باید کاملا صحیح باشد. در طی این فرایند باید انتهای فیبر از هرگونه صدمهای مصون بماند. بسته به نوع اتصال فیبری، جزئیات روند کار که میتواند شامل آمادهسازی، تمیزسازی فیش و پرداخت نوک فیبر باشد، دنبال شود. بیشتر اتصالها برای ثابت کردن فیبر به انواعی از اپوکسی[۴] یا دیگر چسبها نیاز دارند.
- در موارد حساس لازم است که اتلاف الحاق و یا اتلاف برگشت اندازهگیری شود. زیرا در غیر این صورت تشخیص محل خطا بسیار دشوار خواهد بود.
چنین عملیاتی اغلب در کارخانهها انجام میشود اما با در اختیار داشتن تجهیزات و همچنین محیط مناسب مثل اتاق تمیز در هر محلی قابل انجام است.
اگرچه اتصالهای فیبری از فیبرهای وارد شده محافظت میکنند، اما حفاظت در برابر رطوبت هنوز به طور کامل صورت نمیگیرد. بنابراین اتصال ها درون محفظههایی قرار داده میشوند. این محفظههای غیر قابل نفوذ به خوبی از اتصال در برابر رطوبت و گرد و خاک محافظت میکنند اما جلوی پراکنده شدن حرارت ناشی از اتلاف اتصال را هم میگیرند. این موضوع بخصوص در توانهای بالا حائز اهمیت میشود.
اغلب از درپوش گرد و خاک، برای اتصالی که به فیش متصل نشده استفاده میشود.
مشخصات اتصالات فیبر نوری
مشخصاتی که در ادامه به آنها اشاره میشود مربوط به مجموعه اتصالات فیبری است که بسته به شرایط میتواند بسیار متفاوت باشد:
اگرچه اتصالهای فیبری از فیبرهای وارد شده محافظت میکنند، اما حفاظت در برابر رطوبت هنوز به طور کامل صورت نمیگیرد. بنابراین اتصال ها درون محفظههایی قرار داده میشوند. این محفظههای غیر قابل نفوذ به خوبی از اتصال در برابر رطوبت و گرد و خاک محافظت میکنند اما جلوی پراکنده شدن حرارت ناشی از اتلاف اتصال را هم میگیرند. این موضوع بخصوص در توانهای بالا حائز اهمیت میشود.
اغلب از درپوش گرد و خاک، برای اتصالی که به فیش متصل نشده استفاده میشود.
مشخصات اتصالات فیبر نوری
مشخصاتی که در ادامه به آنها اشاره میشود مربوط به مجموعه اتصالات فیبری است که بسته به شرایط میتواند بسیار متفاوت باشد:
- یک اتصال، ارتباط قابل اطمینانی را با اتلاف اندک عرضه میکند. اتلاف اتصال با واحد دسیبل dB توصیف و به آن اتلاف الحاق یا میرایی گفته میشود. اندازهگیری آن به صورت استاندارد IEC 61753-1 درآمده است و مقادیر معمول آن در حدود ۰٫۵ dB است. وقتی نور مکرراً به یک اتصال وارد و از آن خارج میشود، ممکن است مقادیر اتلاف مختلفی را نشان دهد که به آن تکرارپذیری غیرایدهآل گفته میشود.
- اتلاف انعکاس یا اتلاف برگشت به میرایی نور در انعکاس از یک سطح واسط گفته میشود که در برخی کاربردهای حساس، مناسب است. یعنی هرچه بیشتر باشد بهتر است. اتلاف ۲۰ dB یعنی انعکاسی کمتر از یک درصد، در برخی از اتصالات به سادگی قابل حصول است و گاه اتلاف برگشت بسیار بالا[۵] به بیش از ۵۰ dB میرسد. باید توجه داشت که تلفات الحاق، معمولا بسیار بیشتر از آن چیزی است که از اتلاف برگشت انتظار میرود. مخصوصا در اتصال فیبر با انتهای زاویهدار نور به داخل فیبر برنخواهد گشت.
- همچنین باید توجه داشت که انعکاس بر اثر فاصله هوایی بسیار کوچک بین فیبرهای متصل شده، افزایش مییابد (زاویه اشتباه نوک فیبر میتواند یکی از عوامل آن باشد). وقتی عرض فاصله هوایی بسیار کمتر از طول موج نور باشد، انعکاسهای فرنل[۶] در هر دو حد واسط همدیگر را خنثی میکنند.
- در واقع انعکاس در دو انتهای فیبر توسط پوششهای ضد انعکاس مهار میشوند. اما این روش زیاد مرسوم نیست زیرا اگرچه تلاشهای زیادی برای تولید آنها صورت میگیرد اما پوششها، ماهیتی شکننده دارند.
- بسیاری از اتصالات فیبری در کاربردهای عادی به ندرت باز و بسته میشوند. اما در برخی کاربردها باید امکان باز و بسته شدن در خلال طول عمر اتصال وجود داشته باشد. به این ویژگی چرخه جفتشدن[۷] میگویند و از آنجاییکه اتصال بین دو انتهای فیبر باید بسیار دقیق و پاک باشد، همیشه به راحتی میسر نمیشود.
- سهولت و قابلیت اطمینان، دو عنصر اساسی در متصل شدن فیبرها است و حساسیت به شرایط محیطی مثل تمیزی و ارتعاشات بر حسب نوع اتصال متغیر است.
- در برخی موارد قابلیت کنترل توان مناسب است.
- اتصالات چندگانهای برای اتصال چندین فیبر وجود دارد.
- ابعاد اتصالات نسبی است، خصوصا وقتی که لازم باشد تعداد زیادی از آنها در حجم کوچکی جا داده شوند.
انواع اتصالات فیبر نوری
انواع متداول اتصالات فیبری عبارتند از ST، FC، SC و LC که در زیر به اختصار به آنها اشاره میشود:
اتصالات ST
رایجترین نوع اتصالات در شبکه فیبر نوری است که بر اساس فیبرهای چندمدی ساخته میشود و معمولا در ساختمانها بکار میرود. در این اتصال فیبر درون بست[۸] استوانهای نسبتا بلندی از جنس سرامیک قرار میگیرد که اتصال فیزیکی محکمی را در انتهای فیبر ایجاد میکند. اتصالات ST دارای پایه نصب فنری خنجر مانند هستند.
اتصالات FC[9]
این اتصالات مهار شده هستند و در استفاده از فیبرهای تک مد رایج هستند. این اتصالات حاوی بست معلقی به قطر ۵/۲ میلیمتر هستند که فیبر در آنها قرار داده شده است. البته این جایگذاری با خطر خراشیدگی نوک فیبر همراه است. اتصال FC، از نظر مکانیکی به خوبی جداسازی شده است و اجازه میدهد که آنها را در محیطهای پر ارتعاش بکار برد. اما در هنگام جا زدن باید با احتیاط عمل کرد. قفل آن جلوی چرخش فیبر را میگیرد. این ویژگی در فیبرهایی که انتهای زاویهدار دارند یا فیبرهایی که برای پرتوهای قطبیده استفاده میشوند اهمیت مییابد. متاسفانه دو نوع غیرسازگار وجود دارد. یکی با کلیدی به عرض ۲ میلیمتر که از نوع R است و دیگری ۱۴/۲ میلیمتر از نوع N است.
نوع استاندارد FC/PC حاوی یک استاندارد اتصال فیزیکی است که در آن سطح فیبر کمی گرد است. بطوریکه نوک فیبر پس از آنکه درون بست قرار داده شد، پرداخت میشود. بست از نوع فنری است و نیروی خوبی را در هنگام اتصال اعمال مینماید. برای کاهش اتلاف الحاق و افزایش اتلاف برگشت کیفیت پرداخت نوک فیبر را بالا میبرند بطوریکه دو نوع اتصال دیگر از این دست با نامهای FC/SPC[10] و FC/UPC[11] بدست میآید.
اتصال FC/APC برای فیبرهای با انتهای زاویهدار استفاده میشود تا اتلاف برگشت بسیار زیادی را (حتی وقتی متصل نیست) حاصل شود که به بهای افزایش اتلاف الحاق محقق می شود. البته انتهای فیبری که انتهایش زاویه مشخصی داشته باشد، به سختی تولید میشود و سطح دو فیبر زاویهدار باید چنان با دقت قرار گیرند که روی هم چفت شوند.
اتصالات FC معمولا در فیبرهای تک مد و قطبشپذیر کاربرد دارد اما میتواند با اتصالاتSC و LC جایگزین شود.
اتصالات [۱۲]SC
اتصالات SC یا اتصالات مشترک، گیرههای فشاری/کششی هستند که برای فیبرهای تک مد مورد استفاده قرار میگیرند. فیبر در یک بست سرامیکی قرار داده میشود و جهت آن با یک کلید کنترل میشود. شکل مستطیلی آن، امکان تعیین جهت دورانی آنرا فراهم میکند (مقایسه شود با اتصالات FC). سازوکار گیرهای آن، احتیاط کمتری را در مقایسه با اتصالات FC طلب میکند.
اتصال SC بطور قابل توجهی در کاربردهای شبکهای فیبرهای تک مد بکار میرود. همچنین در انواع دو رشتهای هم در دسترس است.
اتصالات LC[13]
اتصالات LC یا شفاف، کوچک بوده و به اتصالات SFF[14] تعلق دارند. دارای بستی به قطر ۲۵/۱ میلیمتر بوده و اغلب برای فیبرهای تک مد مورد استفاده قرار میگیرند. همچنین در انواع دو رشتهای نیز در دسترس هستند.
کاربرد اتصالات فیبری
همزمان با افزایش چشمگیر کاربرد فیبرهای نوری در صنعت ارتباطات، بکارگیری اتصالات فیبری هم در این زمینه، رشد فزایندهای داشته است و کاربرد آن از ساختمان مرکزی شرکتهای تلفن، زیرساختهای اینترنت تا مصارف خانگی گسترش یافته است.
آزمایشگاهها هم از فیبرهای نوری و اتصالاتشان در ادوات اندازهگیری مثل توانسنجها و طیفسنجهای فیبر نوری استفاده میکنند. در چیدمانهای پیچیده مثل لیزرهای فیبری قفل مدی، کمتر از اتصالات فیبری استفاده میشود. علت آن در اثرات مخرب ناشی از اتلاف برگشت هر چند بسیار کوچک آنها است. به همین خاطر اتصال مکانیکی یا اتصال همجوشی گزینههای بهتری در این زمینه هستند.
اتصالات فیبرهای تک مدی آستانه تحمل کمتری داشته و به همین خاطر معمولا اتصال آنها به فیبر در کارخانه انجام میپذیرد. اما اتصالات فیبرهای چند مدی را میتوان در محل استفاده اجرا نمود. البته همجوشی اتصالات تک مد نوع دم-موشی[۱۵] به دسته فیبر هم در محل استفاده امکانپذیر هست، اما به قیمت اتلاف بیشتر.
[۱] Fiber Connectors
[۲] Adaptor
[۳] Fiber cleaver
[۴] Epoxy
[۵] HRL = high return loss
[۶] Fresnel
[۷] Mating Cycles
[۸] Ferrule
[۹] Fixed Connectors
[۱۰] Super Polish
[۱۱] Ultra Polish
[۱۲] Subscriber Connectors
[۱۳] Lucent connectors
[۱۴] Small Form Factor
[۱۵] Pig-tailed