V komunikacijskih sistemih z optičnimi vlakni je ekscentričnost-neusklajenost med jedrom vlakna, oblogo ali konektorjem-eden najpogostejših vzrokov za preveliko vstavljeno izgubo, odbit signal in nestabilen prenos. Celo majhen odmik le 1 μm lahko toliko poslabša zmogljivost, da potisne povezavo iz specifikacij.
Kaj je ekscentričnost optičnega vlakna?
Ekscentričnost (imenovana tudi napaka koncentričnosti) opisuje odmik med idealno osrednjo osjo in dejanskim položajem:
Jedro glede na oblogo
Jedro vlakna glede na sredino obročka
Enota jedra kabla glede na zunanji ovoj
V standardih, kot sta TIA in IEC, je napaka koncentričnosti jedra-ovitka običajno omejena na manj kot ali enako 0,5 μm za eno-modna vlakna (ITU-T G.652) in manj kot ali enako 1,0 μm za večmodna (IEC 60793-2-10). Pri konektorjih ekscentričnost jedra in obročka neposredno določa izgubo povezave - IEC 61755-3 razvršča obročke v stopnje na podlagi ekscentričnosti izvrtine:
| Razred priključka | Ekscentričnost izvrtine obroča |
|---|---|
| razred A | Manjši ali enak 0,5 μm |
| razred B | Manjši ali enak 1,0 μm |
| Razred C/D | Manjši ali enak 1,5–2,0 μm |
Ekscentričnost močneje prizadene eno-optično vlakno. Premer jedra je samo 8–9 μm, tako da zamik 1 μm zavzame več kot 10 % širine jedra. Enak odmik v večmodnem jedru 50 μm je približno 2 %-še vedno ni idealen, vendar je v praksi veliko bolj prizanesljiv.
Zakaj je prilagoditev ekscentričnosti kritična
Vstavljena izguba:Bočna neusklajenost med povezanimi jedri največ prispeva k izgubi konektorja. Popravljanje ekscentričnosti to ohranja pod nadzorom.
Stabilnost signala:Nepopravljena ekscentričnost vlaken povzroči nihanje v prejeti moči, kar zviša stopnje bit-napak.
Mehanska zanesljivost:Iz-centrirana jedra neenakomerno obremenjujejo spojne točke in vmesnike priključkov, kar sčasoma pospešuje utrujenost.
Skladnost:Podatkovni centri, telekomunikacijske hrbtenice in industrijske povezave imajo specifikacije, ki predpostavljajo dobro{0}}osrediščena vlakna.
Prilagoditev ekscentričnosti je še pomembnejša v omrežjih 400G/800G, ki uporabljajo več-optične konektorje MPO/MTP, kjer mora vsako vlakno v nizu samostojno izpolnjevati zahteve glede centriranja. En slab kanal lahko povleče navzdol celotno vzporedno povezavo.
Pogosti vzroki ekscentričnosti
Proizvodna toleranca pri vlečenju vlaken, napeljavi kablov ali vrtanju obročev
Nepravilno odstranjevanje, čiščenje ali cepljenje pred spajanjem
Neenakomeren pritisk med poliranjem priključka
Mehanska obremenitev, upogibanje ali stiskanje kabla
Napaka pri poravnavi spajalnika ali zamik kalibracije
Kljub temu visoka izguba ne kaže vedno na ekscentričnost. Preden greste po tej poti, preverite, ali je čelna stran kontaminirana, in se prepričajte, da je kot cepitve znotraj 1 stopinje. Ti dve težavi sta pogostejši in ju je lažje odpraviti. Če je izguba po čiščenju in ponovnem-cepljenju še vedno velika, izmerite ekscentričnost vlakna neposredno z optičnim daljnogledom ali interferometrom, da potrdite, ali je zamik dejanski problem.
Metode--postopnega prilagajanja ekscentričnosti
V praksi prilagoditev ekscentričnosti pomeni zmanjšanje stranskega odmika med jedrom vlakna in središčem izvrtine obročka pod 0,25 μm. To se izvede s kombinacijo mehanskih in optičnih metod: sistemi za aktivno poravnavo jedra (ACA) uporabljajo slikanje s kamero CCD, da locirajo položaj jedra v realnem času, nato pa vodijo popravek z vrtenjem obroča, natančnim stiskanjem za fizični premik vlakna znotraj obroča ali nanosom index-ujemajočega se gela na vmesniku za kompenzacijo preostalega odmika in zmanjšanje izgube Fresnelove refleksije.
Centriranje-proizvodne linije (za proizvodnjo kablov)
Sodobne linije uporabljajo laserske merilce premera in rentgenske/optične sisteme za spremljanje položaja jedra v realnem času. Postopek je v veliki meri avtomatiziran: senzorji sledijo koncentričnosti jedra-ohišja, vračajo podatke nazaj v sistem in položaj matrice se prilagaja v oseh X/Y prek krmiljenja zaprte-zanke, da ohrani ekscentričnost znotraj tolerance. Ročno posredovanje je redko potrebno, razen če pride do motenj v procesu.
Fusion Splicing Core Alignment
Poravnava jedra daje najboljše rezultate pri spajanju na terenu. Uporabite spajalnik-za poravnavo jedra (sistem PAS/CDS)-naprava slika obe jedri vlaken in ju samodejno poravna. Preverite ocenjeno izgubo v realnem času in jo-znova poravnajte, če preseže 0,05 dB. Za kritične povezave lahko poravnava aktivne moči zmanjša izgubo še nižje.
Ena stvar, na katero morate biti pozorni: ne zanašajte se na način-poravnave obloge za eno-optično vlakno. Če ima samo vlakno ekscentričnost jedra-ovitka, poravnava oblog ne pomeni, da so jedra poravnana, in dobili boste nepojasnjeno izgubo, ki jo je težko izslediti.
Prilagoditev in centriranje konektorja
Za priključke SC, LC, FC:
Izmerite ekscentričnost z optičnim daljnogledom ali interferometrom
Za izravnavo odmika uporabite nastavitev konektorja (vrtenje obročka).
Za visoko{0}}natančne povezave: med sestavljanjem uporabite aktivno centriranje
Polirajte enakomerno. Neenakomerno ali prekomerno poliranje povzroči nagnjenost končne-ploskve, kar doda geometrično izgubo poleg že obstoječe ekscentričnosti. Če se vaše izgube po poliranju poslabšajo, je verjeten vzrok nagibanje.
Najboljše prakse za prilagajanje polja
Očistite vlakna z 99-odstotnim izopropilnim alkoholom in robčki, ki ne puščajo vlaken
Uporabite visoko{0}}kakovosten sekira za pravokotne končne ploskve
Med namestitvijo se izogibajte tesnemu upogibanju ali zvijanju
Umerjanje spojnikov in preizkuševalcev po urniku-odmik kalibracije uvaja sistematično napako, ki posnema ekscentričnost, vendar zahteva drugačen popravek
Izguba dokumenta pred in po vsaki prilagoditvi ekscentričnosti za izgradnjo zanesljive osnovne linije
Orodja za nadzor ekscentričnosti
Fuzijski spajalnik-za poravnavo jedra
Mikroskop za pregled vlaken
Laserski mikrometer / tester koncentričnosti
Natančni sekač
Komplet za poliranje konektorjev
OTDR in optični merilnik moči
Ekscentričnost ne dobi enake pozornosti kot kontaminacija ali izguba upogiba, vendar tiho poslabša kakovost povezave na načine, ki jih je težko diagnosticirati naknadno. Popravek je preprost: centriranje med proizvodnjo, preverjanje med spajanjem, nastavitev med zaključkom in merjenje na vsakem koraku.
Ker hitrosti prenosa podatkov prehajajo na ozemlje 400G/800G in gostota priključkov nenehno narašča, je manj prostora za absorpcijo izgube, ki jo povzroča slabo centriranje. Nastavitev ekscentričnosti vlaken takoj spredaj prihrani veliko kasnejšega odpravljanja težav.