Важным требованием является обеспечение высокой стабильности оптического контакта, т. е. сохранение его параметров во времени независимо от температуры, влажности и многократности соединения и разъединения сростка. Необходима надежная гидроизоляция ОВ от влаги и агрессивных компонентов окружающей среды (земля, вода, атмосфера).

В этой главе рассматриваются методы соединения ОВ и монтаж строительных длин ОК в целом. Оптические соединения в общем случае включают в себя:

а) основу - участки соединяемых волокон, специально подготовленных к соединению;

б) арматуру, предназначенную для юстировки, фиксации Требуемого взаимного положения соединяемых частей и для [(Механической защиты оптического контакта.

Оптические соединители классифицируются по выбранному принципу оптического контакта и по конструкции и технологии осуществления такого контакта.

Оптические соединители делятся также по назначению, именно для соединений одиночных волокон и групп волокон. При соединении волокон с одинаковыми номинальными размерами сердцевины и одинаковым распределением преломления по радиусу волокна наилучшую эффективность обеспечивает торцевое сочленение волокон. Дополнительные потери, вносимые соединения ОВ в тракт передачи кабеля, определяются двумя группами параметров. Параметры, связанные с особенностями метода соединения, в том числе с подготовкой концов волокон, называются внешними (по отношению к волокну) и включают в себя поперечное смещение сердцевины, разнесение торцов, наклон осей, угол наклона торца волокна, френелевские отражения. Группа, связанная со свойствами самого волокна, содержит внутренние (по отношению к волокну) параметры, обусловленные, например, вариациями диаметра сердцевины, числовой апертуры, профиля показателя преломления и др.

Стационарный монтаж выполняется с помощью неразъемных соединителей, а временный монтаж многократного ис-

кпользования-с помощью разъемных соединителей. Наибольщее применение получили электросварка (для стаци- онарных кабелей) и штекерные разъемные соединители (для кабелей мобильного назначения).

11.2. ЭФФЕКТ СМЕЩЕНИЯ СОПРЯГАЕМЫХ ВОЛОКОН

Основной задачей соединения ОВ является обеспечение этой их соосности, идентичности геометрии торцов, пер-Пендикулярности поверхностей последних оптическим осям Волокон и высокой степени гладкости торцов.

о 0,1 о,г 0,3 0,4 Ш

SjMKM

Рис. 11.1. Радиальное Б/d (а), угловое 6 (б) и осевое 5 (е) смещения волокон

при их соединении: /-NA = 0,5; 2-7Vyl=0,15; 3-без заполнения; 4-с заполнением

Рассмотрим влияние основных факторов на качество соединения ОВ. На рис. 11.1 приведены возможные дефекты сопряжения ОВ (радиальное, угловое и осевое смещение). Если коэффициент передачи энергии от одного волокна к другому т], причем для идеальных условий 1 = 1, то будем иметь:

при радиальном смещении (рис. 11.1, а) Т1=1-6/й?;

при угловом смещении (рис. 11.1,6) Т1р=1-G/G;

при осевом смещении (рис. 11.1,в) ti= 1 -5tgG/2c?.

Здесь G-апертурный угол волокна.

Приведенные выражения достаточно хорошо согласуются с экспериментальными при, относительно малых значениях 5, G и 5, а именно: s/dl и G<10°.

При этих значениях дополнительные потери, дБ, вносимые рассогласованностью сопрягаемых волокон, могут быть определены соответственно по формулам

>l,= 101g-i; A=lOlg; A,= lOlg~.

Hs Пе Is

Исследования показывают, что наиболее жесткие требования -предъявляются при радиальном и угловом смещении. Наличие Р зазора между торцами волокон существенно меньше влияет на потери.

f11.3. НЕРАЗЪЕМНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ В настоящее время в разных странах для соединения ОВ получили развитие весьма различные способы. Рассмотрим некоторые из них. Применение соединительных трубок. Один из самых распространенных способов постоянного соединения волокон состоит в использовании прецизионных втулок или трубок, которые, будучи изготовлены точно по наружному диаметру ОВ, придают ему требуемое положение и фиксируют его.

•Трубки чаще всего сделаны из стекла, коническая часть у конца трубки облегчает ввод ОВ. Конструкция одного из неразъемных соединений показана на рис. 11.2. Соединитель состоит из полой стеклянной втулки 1 с отверстием 2 для заливки склеивающего компаунда 4, который одновременно служит и для согласования показателей преломления соединяемых волокон 3. Среднее значение затухания в местах стыков составляет 0,29 дБ.

Роликовое соединение. Хорошие результаты дает роликовое соединение (рис. 11.3). Здесь юстировка сращиваемых волокон 1 обеспечивается фиксацией с помощью прецизионных стержней 2. Три стержня укладывают вокруг соединяемых волокон, точно юстирую их оси. Снаружи сросток обжимается термо-усаживаемой трубкой 3. Затем внутрь соединения с помощью микрошприца вводится склеивающий компаунд с соответствующим показателем преломления. Потери на сростке не превышают 0,5 дБ.

1 2 5 V

Н Рис. 11.2. Соединение волокон с по-

К, мощью трубки Рис. 11.3. Роликовое соединение