Знания и соответствующие инструменты - главное условие сохранения оптоволокна от загрязнений. Используя оптическую жилу немного толще человеческого волоса оптоволоконная связь изменила наш мир. Оптоволоконные телекоммуникации не только ликвидировали подавляющее большинство ограничений, существовавших ранее для телекоммуникационных сетей, данная технология расширила их возможности далеко за пределами возможных ожиданий. Мир мобильной связи и видео по требованию сегодня является прямым результатом распространения быстрых и доступных, мощных и высоконадежных оптических сетей связи. Если бы кто-нибудь когда-нибудь создал перечень «передовых технологий» (как это сделали Joseph L. Bower и Clayton M. Christensen в 1995 году в статье в Harward Business Review, озаглавленной «Передовые технологии: поймать волну»), тогда оптоволоконные технологии должны были бы стать номером один в этом перечне. «Хрупкие» сигналы Удивительно, но сигнал, передаваемый через оптоволоконный кабель имеет очень малый уровень и с увеличением расстояния становится еще слабее. Имея 20 летний опыт в этой индустрии, я могу утверждать, что существует только две угрозы для сигнала, передаваемого по оптоволоконной сети: слишком большой изгиб оптического волокна и слишком большое загрязнение оптических разъемов. На конференции BICSI в 2008 году JDSU констатировало, что «Загрязнение является причиной номер один всех неисправностей, происходящих в оптоволоконных сетях». Одна из крупных телекоммуникационных компаний, занимающаяся прокладкой новых ВОЛС в дома, обнаружила, что 16 процентов всех оптических коннекторов на вновь сооружаемых и дорогих в строительстве сетях оказываются значительно загрязненными, что создает проблемы для эксплуатации. Чистота, это не просто важный фактор, это – вопрос первостепенной важности для долговременной надежности телекоммуникационной сети и основа экономической целесообразности успешного развертывания оптоволоконных сетей. Монтажники оптических сетей должны проходить специализированный тренинг по обслуживанию и эксплуатации оптоволоконного оборудования и работе с оптическим волокном и снабжаться соответствующим инструментом для очистки оптических волокон каждый раз, когда они установлены, протестированы или изменена конфигурация подключения разъемов. На сетях телекоммуникаций сегодня развернуты многочисленные оптические технологии, такие, как WDM, DWDM и CWDM. Все они различаются способом ввода оптических волн различной длины в оптоволоконный кабель, что позволяет телекоммуникационным компаниям расширить возможности сетей без прокладки новых кабелей, устанавливаемых на воздушных линиях связи или в кабельной канализации. Используя данные технологии, компании-провайдеры могут приспособить различные поколения оптических технологий в своей инфраструктуре ВОЛС без расходов и задержек, имея постоянно восстанавливаемые сети. Возможности сетевой инфраструктуры могут быть расширены почти безгранично путем простой замены оборудования мультиплексоров на обоих концах ВОЛС. Об этих возможностях не позаботились на ранних стадиях развития оптической связи, когда сети были «медленными» и относительно редкими. Теперь, когда ВОЛС проложены повсюду, чистота оптического оборудования становится значимым существенным фактором.
Рисунок 1 Фотоснимок крупным планом чистой поверхности торца феррула (керамического наконечника, прим. ред.) (рис. 1) иллюстрирует цель, которую стремятся достичь очисткой поверхности, тогда, как на другом снимке, сделанном при помощи оптического микроскопа JDSU, показана пыль, которая скапливается на торце феррула разъема. К сожалению, оборудование мультиплексоров в значительной степени подвержено влиянию из-за факторов отражения и рассеивания в оптоволоконном соединении. Они являются одними из самых больших влияющих факторов, которые определяют потери на обратное отражение и потери сигнала из-за грязных оптических разъемов. Кроме того, одна из этих характеристик может быть значительно ухудшена из-за рассеяния тепла от мощных лазеров или за счет обратного отражения, вследствие неудачного подбора компонентов или загрязнения разъемов. По мере того, как оптические сети становятся мощнее, они становятся более эффективными и теперь очистка торцов феррулов разъемов становится критически важным фактором. Если вы не очистите поверхности феррулов коннекторов надлежащим образом, эффективность работы вашей оптической сети будет снижаться. Удивительно, но чистота разъемов была проблемой самых первых оптоволоконных установок более 40 лет назад и она остается главной в этой отрасли и в настоящее время. Не слишком ли медленно решается данная проблема? Компаниям теперь необходимо переориентировать свои усилия на то, чтобы тщательно очищать каждый торец феррула коннектора и оба его края каждый раз, как только руки монтажников прикасаются к оптическим разъемам.
Рисунок 2 Необходимо, чтобы оптоволокно было без оболочки и совершенно чистое до установки в наконечник разъема при монтаже коннектора. На иллюстрации (рис.2) монтажник собирается произвести очистку оптического волокна при помощи высококачественной безворсовой влажной салфетки, не содержащей клея или целлюлозы. Жидкость для очистки быстро испаряется с поверхности волокна, что гарантирует его чистоту и отсутствие загрязнений. Инструменты для очистки: хорошие, плохие, неудобные Давайте взглянем на инструменты для очистки, которые мы даем нашим монтажникам. Как правило, это коробка с целлюлозными салфетками и бутылочка изопропилового спирта (пропанола) с дозатором. Что-то не так с этим проверенным временем выбором? Почти все не так. Необходима безворсовая салфетка, чтобы не было проблем с ворсом. Многие салфетки, сделанные из целлюлозы, содержат вместе с клеем, так называемые «связующие компоненты», применяемые в бумажном производстве. Целлюлозные волокна мягкие и легко рвутся. Клеи, связывающие слои бумаги вместе растворяются такими жидкостями как вода и спирт, так, что клей часто вымывается и остается на поверхности волокон. Так что, пока вы удаляете грязь и отпечатки пальцев с торцевой поверхности феррула, вы оставляете на нем другие вещества, что может доставить как раз больше проблем, чем первоначально существовавшая грязь. Аналогичная проблема возникает, когда компании покупают своим техническим специалистам салфетки высокого качества. Поскольку они значительно дороже, то операторы не выкидывают их после однократного использования. Как говорили в космическом проекте Аполлон-13, - «Хьюстон, у нас проблема!». Салфетки никогда не должны использоваться повторно, потому, что загрязнение может легко переноситься. Таким образом, в нашем случае технические сотрудники просто переносят гряз с одних оптоволоконных разъемов на другие. Вернемся к вопросу очистки при помощи спирта. Здесь основными решающими факторами являются: чистота, эксплуатационные качества и упаковка жидкости, используемой для смачивания безворсовых салфеток. Изопропиловый спирт (IPA) был очень популярным при очистке оптических коннекторов и протирке при скалывании оптических волокон. У него очень много положительных качеств: он недорогой, уменьшает статическое напряжение, не замерзает, безопасен для людей и является очень мягким растворителем. Однако, согласно оригинальной спецификации Bell Labs, стоимость спирта, не содержащего воды, гораздо дороже разведенного изопропилового спирта, продающегося в аптеках. Изопропиловый спирт (IPA) такого качества гораздо дороже того, который продается в аптеках и его также очень трудно найти у кого-либо еще, кроме дистрибьюторов, снабжающих оптические лаборатории. Это означает, что используемый, в большинстве случаев, спирт для очистки оптических волокон сегодня не имеет требуемой степени очистки и слишком грязный для того, чтобы очищать поверхность оптических разъемов и волокон. Таким образом, если вы планируете использовать изопропиловый спирт, то достаньте высококачественный без содержания воды изопропиловый спирт.
Рисунок 3 Основной операцией при очистке является проверка каждой поверхности оптического разъема на обоих концах линии после проведенной очистки. На иллюстрации (рис.3) монтажник установил новый коннектор на оптоволоконный кабель и исследует его при помощи простого ручного микроскопа. Каждый технический специалист, работающий с оптоволокном, должен иметь при себе личный микроскоп для визуальной проверки качества очистки. Применяемые сегодня в сетях PON мощные лазеры, могут высушивать влагу (и другие загрязнения), оставшиеся на поверхностях коннектора. Достаточно часто эти загрязнения создают дополнительное отражение в сети, которое может исказить пакеты данных передающих устройств. Для того, чтобы добиться наилучших результатов работы технических специалистов, необходимо снабжать их жидкостями для очистки, заключенными в емкости, которые нельзя повторно заполнить еще раз и исключающие пролитие жидкости, так, чтобы первоначальная жидкость для очистки не загрязнялась упаковкой. Наконец, существуют современные очищающие жидкости не похожие на изопропиловый спирт из аптеки, которые имеют очень высокую скорость испарения. Высокая скорость испарения позволяет техническим специалистам работать быстрее и делает почти невозможным наличие остатков жидкостей внутри втулок проходных адаптеров или на торцах поверхностей феррулов. Если вы не работаете в тропиках, то никогда не выбирайте очищающую жидкость на водной основе. Она очень медленно высыхает и будет замерзать при минусовой температуре. Одной из замечательных особенностей изопропилового спирта является его способность рассеивать статический заряд. При наличии статического заряда, пыль сильно притягивается к поверхностям феррулов оптических разъемов. Например, к частице размером в 500 мкм надо приложить силу, вдвое больше силы тяжести (2G) для ее удаления. Но для комочков твердых остатков размером в 5 мкм потребуется приложить усилие в 20000 (G) для того, чтобы преодолеть межмолекулярное притяжение частиц к несущей поверхности. Как достичь усилия в 20000 (G) при очистке внутри LC коннектора? Такое практически невозможно. Таким образом, использование растворителя решает эту проблему, нейтрализуя статический заряд. В прошлом десятилетии было проведено, по крайней мере, два исследования, посвященных статическому заряду на торцевых поверхностях феррулов оптических разъемов. Результаты INEMI были представлены в трудах «Скопление частиц вблизи сердцевины во время повторных соединений и разъединений оптоволоконных коннекторов» в NFOEC в 2007 году. Во время разработки стандарта IPC-8497-1 восемнадцать работали над проблемой статического заряда. Их решения были представлены в «Методы очистки и определения загрязнения в оптических устройствах» на NFOEC в 2006 году. Это исследование точно установило, что протирка торцов феррулов сухой салфеткой не рассеивает статического напряжения, что делает торцы поверхностей феррулов еще более склонными к притягиванию частиц. Эта проблема исключается при использовании полувлажного процесса очистки, в котором очищающая жидкость используется для рассеивания статического заряда, а затем сухая салфетка применяется для удаления жидких остатков. Это – замечательная методика и должна использоваться каждым в оптических технологиях. Напомним, что современные лазеры более мощные, чем прежде. При использовании WDM лазеров надо учитывать, что они чувствительны к отражаемости и загрязнению. Эти новые системы не только увеличивают важность очистки, но и требуют перехода к следующему поколению материалов для очистки, но уже на другом уровне. Очистка в процессе оконцевания оптоволокна Когда речь идет о скалывании и оконцевании оптоволокна оптическими разъемами, неправильное понимание основывается на том, что не надо заботиться об очистке волокна за редким исключением разъемов при их подключении. Это крайне неверно. Когда с оптического волокна сняты все оболочки, его необходимо очистить влажной салфеткой, не содержащей ворса для удаления всех загрязнений. Если оптоволокна собираются соединять друг с другом, то очищенное оптическое волокно помещают в скалыватель, скалывают и затем помещают в V-образную канавку сварочного аппарата или вводят в оптоволоконный механический соединитель. Все компоненты должны быть надлежащим образом очищены, иначе возможны оптические дефекты или непрочное механическое соединение. Если оптическое волокно собираются оконцевать коннектором, то жила очищенного оптического волокна кабеля должна быть введена в корпус коннектора и керамический наконечник. Принимая во внимание, что канал внутри керамического наконечника для одномодового коннектора имеет допуск +/- 1 мкм, а каналы внутри многомодовых разъемов имеют допуск не на много больше, то любые загрязнения или влага могут закупорить канал феррула. В этом случае возможны два варианта развития событий при загрязнении. Вариант 1: специалист-монтажник пытается ввести оптическое волокно в коннектор, загрязнения на волокне превышают допуски для данного типа коннектора. Все это делает канал очень узким и оптическое волокно не проходит свободно через канал наконечника разъема. В большинстве случаев оптическое волокно защемляется и ломается в наконечнике разъема. Теперь монтажнику надо начинать весь процесс заново, затрачивая на это время и расходные материалы. Вариант 2: в процессе оконцевания оптического волокна, оптический разъем подготавливается при помощи быстро затвердевающего анаэробного эпоксидного клея. Если оптическое волоконо, очищенное от оболочек все-таки имеет загрязнения, то когда они смешаются с клеем, то заблокируют оптоволокно внутри наконечника разъема. Имеется вероятность того, что процесс ввода оптического волокна в наконечник разъема замедлится. Если эта задержка будет дольше, чем предписанное время полимеризации, то эпоксидный клей затвердеет прежде, чем процесс ввода волокна внутрь наконечника разъема будет успешно завершен. В очередной раз труд монтажника будет потерян, что приведет к лишним расходам времени и средств.
Рисунок 4 Полувлажная технология имеет важное значение для очистки оптических портов оборудования, также, как и для очистки представленных на рисунке 4 торцевых поверхностей феррулов. На левом фото рис. 4 монтажник смачивает салфетку для очистки негорючей быстро сохнущей жидкостью. На правом фото рис. 4 монтажник вводит инструмент для очистки в оптический порт для того, чтобы гарантировать, что загрязнения не останутся на торцевой поверхности разъема. Обоих вариантов можно избежать при соответствующей очистке. Последняя угроза, которая не является столь существенной, как описанная выше, но заслуживающая того, чтобы о ней упомянуть, это - коррозийные свойства некоторых материалов и жидкостей для очистки. В прошлые годы это не рассматривалось в качестве проблемы или угрозы для оптических сетей, но теперь дело обстоит иначе. Ущерб, причиненный очистителями, вызывающими коррозию, может включать дестабилизирующие действия, вызванные засохшим эпоксидным клеем для склейки волокна в коннекторах и точечной коррозией материалов новых наконечников разъемов. Более того, имеется очень существенная проблема для лиц чувствительных к химическим веществам и проблема регулирующих нормативов при обращение с химическими веществами, их хранении и транспортировки. 40 лет рабочего опыта Мы не можем сказать, что очистки достаточно. Очистка оптических коннекторов сегодня является существенным фактором для сети. Имеется компании, предлагающие широкий ассортимент качественных оптических коннекторов и средства для их очистки. Выбор средств для очистки сегодня намного сложнее, чем раньше. Изопропиловый спирт обычно используют для очистки голого оптоволокна в процессе сращивания или при сварке. Недостаточно чистый изопропиловый спирт может оставлять отражающую пленку на торцах феррулов. Изопропиловый спирт испаряется медленно и иногда может вызывать коррозию коннекторов. Давайте взглянем на жидкости для очистки, которые высыхают быстро (что не позволит жидкости остаться на коннекторе или сохраниться в проходном адаптере). Они не имеют коррозийных свойств и являются негорючими, легко транспортируются, не наносит вреда окружающей среде и не образуют вредных паров. Посмотрим на салфетки, которые делают из синтетических тканей, и которые не содержит целлюлозы и клея для бумаги. Наилучшие салфетки должны быть небольшими и разового использования, чтобы у монтажников не было желания повторно их применять. |
